DE19648955A1

DE19648955A1 - III=V compound semiconductor device, e.g. blue light LED or laser diode

Info

Publication number: DE19648955A1
Application number: DE19648955A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Iyechika; Yoshinobu Ono; Tomoyuki Takada; Katsumi Inui
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2016-11-27
Also published as: SG48494A1; DE19648955B4; TW425722B; SG72844A1; US6023077A

Abstract

The luminescent layer in a III-V compound semiconductor of general formula InxGayAlzN, with x, y, z values specified. The charge inspection layer in also a III-V compound semiconductor of similar formula and band spacing exceeding that of the luminescent layer which is located between and in contact with two charge injection layers. There is at least a three-part base layer between the luminescent layer and substrate, forming a III-V semiconductor of general formula of InuGavAlwN with specified u, v, w values. At least one part-layer of the base layer is sandwiched by two layers of InN mixed crystal ratio of specified doping.

Description

Die Erfindung betrifft einen III-V-Verbindungs halbleiter, der durch die allgemeine Formel In_uGa_vAl_wN (wobei gilt: u + v + w = 1, 0 u 1, 0 v 1 und 0 w 1) dar gestellt wird, und eine lichtemittierende Vorrichtung bzw. ein lichtemittierendes Bauelement, die bzw. das diesen verwendet.The invention relates to a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _u Ga _v Al _w N (where: u + v + w = 1, 0 u 1, 0 v 1 and 0 w 1) , and a light-emitting device or a light-emitting component using the same.

Als Material für lichtemittierende Vorrichtungen, z. B. eine ultraviolettes oder blaues Licht emittierende Diode, eine Ultraviolett- oder Blaulaserdiode usw., ist ein III-V- Verbindungshalbleiter bekannt, der durch die allgemeine Formel In_xGa_yAl_zN (wobei gilt: x + y + z = 1, 0 < x 1, 0 y < 1 und 0 z < 1) dargestellt wird. Nachstehend werden x, y und z in dieser allgemeinen Formel mitunter als "InN-Mischkristall verhältnis", "GaN-Mischkristallverhältnis" bzw. "AlN-Misch kristallverhältnis" bezeichnet. III-V-Verbindungshalbleiter, die InN in einem Mischkristallverhältnis von nicht unter 10% enthalten sind, besonders wichtig für Anzeigeanwendungen, weil eine Lumineszenzwellenlänge im sichtbaren Bereich entsprechend dem InN-Mischkristallverhältnis eingestellt werden kann.As a material for light emitting devices, e.g. B. an ultraviolet or blue light emitting diode, an ultraviolet or blue laser diode, etc., a III-V compound semiconductor is known, which by the general formula In _x Ga _y Al _z N (where: x + y + z = 1 , 0 <x 1, 0 y <1 and 0 z <1) is shown. Hereinafter, x, y and z in this general formula are sometimes referred to as "InN mixed crystal ratio", "GaN mixed crystal ratio" and "AlN mixed crystal ratio", respectively. III-V compound semiconductors which contain InN in a mixed crystal ratio of not less than 10% are particularly important for display applications because a luminescence wavelength in the visible range can be set in accordance with the InN mixed crystal ratio.

Im übrigen war der Verbindungshalbleiter und die licht emittierenden Vorrichtung, die diesen verwendet, mit folgenden Problemen behaftet.Otherwise, the compound semiconductor and the light emitting device using the following Problems.

Zunächst ist versucht worden, eine Schicht aus dem III- V-Verbindungshalbleiter auf verschiedenen Substraten (z. B. Saphir, GaAs, ZnO usw.) auszubilden. Ein Kristall mit ausrei chend hoher Qualität muß jedoch erst noch hergestellt werden, da die Gitterkonstanten und die chemischen Eigenschaften der Substrate sich von denen des Verbindungshalbleiters stark un terscheiden. Deshalb ist versucht worden, zuerst einen GaN- Kristall zu ziehen, dessen Gitterkonstanten und chemische Ei genschaften denen des Verbindungshalbleiters äußerst ähnlich sind, und den Verbindungshalbleiter darauf zu ziehen, um einen ausgezeichneten Kristall herzustellen (japanisches Patent Ko koku Nr. 55-3 834). Es ist jüngst berichtet worden, daß eine hocheffektive lichtemittierende Vorrichtung realisiert werden kann, wenn die Dicke der Leuchtschicht so gesteuert wird, daß sie etwa 20 Å in einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einem Halbleiter, der durch In_xGa_yN (wobei gilt: x + y = 1, 0 < x < 1 und 0 < y < 1) dargestellt wird, als aktive Schicht aufweist (Japanese Journal of Applied Physics, 1955, Bd. 34 S. L797). In diesem Fall ist jedoch auch berichtet worden, daß sich die Lichtausbeute verringert, wenn das InN-Mischkristallverhältnis der Leuchtschicht erhöht wird.First, attempts have been made to form a layer of the III-V compound semiconductor on various substrates (for example sapphire, GaAs, ZnO, etc.). However, a crystal with a sufficiently high quality still has to be produced, since the lattice constants and the chemical properties of the substrates differ greatly from those of the compound semiconductor. Therefore, it has been attempted to first pull a GaN crystal whose lattice constants and chemical properties are extremely similar to those of the compound semiconductor, and to pull the compound semiconductor thereon to produce an excellent crystal (Japanese Patent Ko koku No. 55-3 834) . It has recently been reported that a highly effective light emitting device can be realized if the thickness of the luminescent layer is controlled to be about 20 Å in a light emitting device with a semiconductor formed by In _x Ga _y N (where: x + y = 1, 0 <x <1 and 0 <y <1) is shown as the active layer (Japanese Journal of Applied Physics, 1955, vol. 34 p. L797). In this case, however, it has also been reported that the luminous efficiency decreases when the InN mixed crystal ratio of the luminous layer is increased.

Zweitens hängt eine Gitterkonstante des III-V- Verbindungshalbleiters weitgehend vom InN-Mischkristall verhältnis ab, und die Gitterkonstante wird größer, wenn sich das InN-Mischkristallverhältnis erhöht. Deshalb weisen, selbst wenn versucht wird, einen III-V-Verbindungshalbleiter mit ei nem großen InN-Mischkristallverhältnis auf einem III-V- Verbindungshalbleiter zu ziehen, der kein In (z. B. GaN usw.) enthält, lediglich diejenigen mit einer ausreichend kleinen Schichtdicke gute Kristallinität auf. Es ist jedoch bekannt, daß es schwierig ist, einen Kristall mit einer Gitterkonstan ten herzustellen, die sich weitgehend von der einer Grund schicht unterscheidet, und zwar wegen einer sogenannten Selbstregulierungswirkung des Mischkristallverhältnisses auf die Gitteranpassung, wenn die Schichtdicke klein ist. Diese Tatsache zeigt also, daß es schwierig ist, eine dünne Schicht des Verbindungshalbleiters mit hohem InN- Mischkristallverhältnis auf der Halbleiterschicht, die kein In (z. B. GaN usw.) enthält, auszubilden. Demzufolge war es schwierig, eine Wellenlänge der lichtemittierenden Vorrichtung durch Erhöhung des InN-Mischkristallverhältnisses zu verlän gern.Second, a lattice constant of the III-V- Compound semiconductor largely from the InN mixed crystal ratio, and the lattice constant becomes larger if the InN mixed crystal ratio increased. Therefore point yourself when trying to use a III-V compound semiconductor with egg large InN mixed crystal ratio on a III-V To draw compound semiconductors that do not have an In (e.g. GaN etc.) contains, only those with a sufficiently small Layer thickness good crystallinity. However, it is known that it is difficult to find a crystal with a lattice constant to produce products that are largely different from one reason layer differs, because of a so-called Self-regulating effect of the mixed crystal ratio the lattice adjustment if the layer thickness is small. This So fact shows that it is difficult to apply a thin layer of the compound semiconductor with high InN Mixed crystal ratio on the semiconductor layer, which no (e.g. GaN etc.) contains. So it was difficult, a wavelength of the light-emitting device by increasing the InN mixed crystal ratio gladly.

Andererseits wurde als Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einer langen Lumineszen zwellenlänge unter Verwendung einer Leuchtschicht mit einem niedrigen InN-Mischkristallverhältnis ein Verfahren zur we sentlichen Verlängerung einer Lumineszenzwellenlänge durch Ausübung einer Zugspannung auf eine Leuchtschicht in einer li chtemittierenden Vorrichtung mit einer Supergitterstruktur, die einen III-V-Verbindungshalbleiter als die Leuchtschicht ver wendet, vorgeschlagen (EP-A-0 716 457). Um die Zugspannung auf den Verbindungshalbleiter mit einer Gitterkonstanten, die grö ßer ist als die der Grundschicht, auszuüben, kann jedoch nicht vermieden werden, daß viele Fehlanpassungsversetzungen bzw. Gitterfehlstellen auf der Grenzfläche zwischen der Grund schicht und der Leuchtschicht entstehen, und dadurch konnte eine Verschlechterung der Kristallinität der Leuchtschicht nicht vermieden werden. Der Begriff "Fehlanpassungs versetzung", der hier verwendet wird, bedeutet eine Verset zung, die auf der Grenzfläche zwischen beiden Schichten wegen der Differenz der Gitterkonstanten zwischen beiden aufeinan dergeschichteten Schichten ausgebildet ist.On the other hand, as a method for producing a light emitting device with a long luminescence wavelength using a luminescent layer with a low InN mixed crystal ratio a method for we substantial extension of a luminescence wavelength Applying tension to a luminescent layer in a li emitting device with a superlattice structure, the a III-V compound semiconductor as the luminescent layer uses, proposed (EP-A-0 716 457). To the tension on the compound semiconductor with a lattice constant that grö is greater than that of the base layer, but cannot avoid that many mismatch transfers or Lattice vacancies on the interface between the bottom layer and the luminescent layer, and thereby could deterioration in the crystallinity of the luminescent layer cannot be avoided. The term "mismatch dislocation "used here means an offset tongue, because of the interface between the two layers the difference of the lattice constants between the two the layered layers is formed.

Die erste Aufgabe der Erfindung ist es, einen III-V- Verbindungshalbleiter mit hoher Kristallinität und hoher Qua lität und eine lichtemittierende Vorrichtung, die diesen ver wendet und die eine hohe Lichtausbeute aufweist, bereitzustel len.The first object of the invention is to provide a III-V Compound semiconductors with high crystallinity and high quality lity and a light emitting device that ver turns and has a high luminous efficacy to provide len.

Die zweite Aufgabe der Erfindung ist es, eine licht emittierende Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Ausbildung einer Fehlanpassungsversetzung auf der Grenz fläche der Leuchtschicht zu verhindern und Licht mit einer längeren Wellenlänge auf einfache Weise zu emittieren.The second object of the invention is a light to provide an emissive device capable of the formation of a mismatch transfer on the border to prevent the surface of the luminescent layer and light with a emit longer wavelength in a simple manner.

Unter diesen Umständen haben die Erfinder der vorlie genden Anwendung intensive Studien durchgeführt. Im Ergebnis ist festgestellt worden, daß durch Bereitstellung einer spezi fischen Grundschicht, die aus mindestens drei Schichten zwi schen der Leuchtschicht und dem Substrat besteht, die Kri stallinität der Schicht, die auf der Grundschicht gezogen wird, deutlich verbessert worden ist.Under these circumstances, the inventors of the present intensive studies have been carried out. As a result it has been found that by providing a speci fish base layer, which consists of at least three layers between between the luminescent layer and the substrate, the Kri stallinity of the layer drawn on the base layer has been significantly improved.

Es ist außerdem festgestellt worden, daß durch Steue rung des AlN-Mischkristallverhältnisses von mindestens einer Schicht zwischen der Leuchtschicht und dem Substrat, so daß dieses in einem spezifischen Bereich liegt, und durch Steue rung der Gitterkonstanten der Leuchtschicht, so daß diese ei nen Wert hat, der größer ist als der der Grundschicht, die Leuchtschicht mit einer Druckverformung in Kontakt mit der Grundschicht ausgebildet wird, wodurch die Ausbildung der Fehlanpassungsversetzung verhindert und die Lumineszenzwellen länge verlängert wird.It has also been found that by taxation tion of the AlN mixed crystal ratio of at least one Layer between the luminescent layer and the substrate, so that this is in a specific range, and by tax tion of the lattice constants of the luminescent layer, so that this egg has a value that is greater than that of the base layer, the Luminous layer with a compression set in contact with the Base layer is formed, whereby the formation of the Mismatch dislocation prevented and the luminescence waves length is extended.

Das heißt, der erste Teil der Erfindung betrifft einen III-V-Verbindungshalbleiter (1) mit mindestens einer Leucht schicht und einer Ladungsinjektionsschicht auf einem Substrat, wobei die Leuchtschicht ein III-V-Verbindungshalbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In_xGa_yAl_zN (wobei gilt: 0 < x 1, 0 y < 1, 0 z < 1 und x + y + z = 1) dargestellt wird, wobei die Ladungsinjektionsschicht ein III-V-Verbin dungshalbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In_x, Ga_y, Al_z, N (wobei gilt: 0 x′ 1, 0 y′ 1, 0 z′ 1 und x′ + y′ + z′ = 1) dargestellt wird und einen Bandabstand hat, der größer ist als der der Leuchtschicht, wobei die Leuchtschicht zwischen zwei Ladungsinjektionsschichten, die in Kontakt mit diesen sind, angeordnet ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine Grundschicht aus mindestens drei Schichten zwi schen der Leuchtschicht und dem Substrat aufweist, wobei jede Schicht, die die Grundschicht bildet, ein III-V-Verbindungs halbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In_uGa_vAl_wN (wobei gilt: 0 u 1, 0 v 1, 0 w 1 und u + v + w = 1) dargestellt wird, wobei mindestens eine Schicht in der Grundschicht zwischen zwei Schichten mit einem InN- Mischkristallverhältnis angeordnet ist, das kleiner ist als das der Schicht, die in Kontakt mit ihnen ist, wobei das InN- Mischkristallverhältnis der Schicht, die zwischen den beiden Schichten mit dem kleineren InN-Mischkristallverhältnis ange ordnet sind, 0,05 oder darüber größer ist als das der Schicht, die in Kontakt mit der Schicht von der Substratseite ist, und wobei mindestens eine Schicht zwischen der Schicht auf der Substratseite von den beiden Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristallverhältnis und der Leuchtschicht mit einer n- Verunreinigung dotiert ist.That is, the first part of the invention relates to a III-V compound semiconductor (1) with at least one luminescent layer and a charge injection layer on a substrate, the luminescent layer being a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _x Ga _y Al _z N (where: 0 <x 1, 0 y <1, 0 z <1 and x + y + z = 1) is represented, the charge injection layer being a III-V compound semiconductor which is represented by the general formula In _x , Ga _y , Al _z , N (where: 0 x ′ 1, 0 y ′ 1, 0 z ′ 1 and x ′ + y ′ + z ′ = 1) is represented and has a band gap that is larger than that of the luminescent layer, the luminescent layer being arranged between two charge injection layers which are in contact therewith, which is characterized in that it has a base layer of at least three layers between the luminescent layer and the substrate, each layer which the Forms a base layer, a III-V compound is semiconductor, the d is represented by the general formula In _u Ga _v Al _w N (where: 0 u 1, 0 v 1, 0 w 1 and u + v + w = 1), with at least one layer in the base layer between two layers with a InN mixed crystal ratio, which is smaller than that of the layer in contact with them, the InN mixed crystal ratio of the layer, which is arranged between the two layers with the smaller InN mixed crystal ratio, 0.05 or greater than that of the layer in contact with the layer from the substrate side, and wherein at least one layer between the layer on the substrate side is doped by the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio and the luminescent layer with an n-type impurity.

Die Erfindung betrifft auch eine lichtemittierende Vor richtung (2), die den oben beschriebenen III-V-Verbindungs halbleiter (1) verwendet.The invention also relates to a light emitting front direction (2), the III-V connection described above semiconductor (1) used.

Der zweite Teil der Erfindung betrifft auch eine lich temittierende Vorrichtung mit einer Struktur, bei der eine Grundschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In_aGa_bAl_cN (wobei gilt: 0 a < 1, 0 < b < 1, 0,05 c < 1 und a + b + c = 1) dargestellt wird, eine Leuchtschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In_xGa_yAl_zN (wobei gilt: 0 < x 1, 0 y < 1, 0 z < 1 und x + y + z = 1) dargestellt wird und einen Bandabstand hat, der kleiner ist als der der Grundschicht, und eine Schutzschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In_a′Ga_b′Al_c′N (wobei gilt: 0 < a′ < 1, 0 < b′ 1, 0 c′ < 1 und a′ + b′ + c′ = 1) dargestellt wird und einen Bandabstand hat, der größer ist als der der Leuchtschicht, in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet sind; und eine Gitterkonstante der Leuchtschicht größer ist als die der Grundschicht und eine Druckbelastung auf die Leuchtschicht in der Verbindungsrichtung ausgeübt wird.The second part of the invention also relates to a light-emitting device with a structure in which a base layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _a Ga _b Al _c N (where: 0 a <1, 0 <b <1, 0.05 c <1 and a + b + c = 1), a luminescent layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _x Ga _y Al _z N (where: 0 <x 1 , 0 y <1, 0 z <1 and x + y + z = 1) and has a band gap which is smaller than that of the base layer, and a protective layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _{a ′} Ga _{b ′} Al _{c ′} N (where: 0 <a ′ <1, 0 <b ′ 1, 0 c ′ <1 and a ′ + b ′ + c ′ = 1) is shown and has a band gap, which is larger than that of the luminescent layer, are stacked in this order; and a lattice constant of the luminescent layer is larger than that of the base layer and a compressive load is applied to the luminescent layer in the connection direction.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:The invention is described in detail below with reference described on the accompanying drawings. Show:

Fig. 1 eine Schnittansicht, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform des III-V-Verbindungshalbleiters darstellt; Fig. 1 is a sectional view V-III compound semiconductor constituting an embodiment of the invention;

Fig. 2 eine Schnittansicht, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform des III-V-Verbindungshalbleiters darstellt, der für die lichtemittierende Vorrichtung verwendet wird; . Which is used for the light emitting device 2 is a sectional view-V compound semiconductor III represents an embodiment of the invention;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die die in Beispiel 1 aus geführte, erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung dar stellt; Fig. 3 is a sectional view showing the light emitting device according to the invention performed in Example 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht, die die in Beispiel 6 dar gestellte, erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung dar stellt. Fig. 4 is a sectional view showing the light emitting device according to the invention shown in Example 6.

Zunächst wird der erste Teil der Erfindung beschrieben.First, the first part of the invention will be described.

Der erfindungsgemäße III-V-Verbindungshalbleiter weist eine Grundschicht und eine Supergitterstrukturschicht auf ei nem Substrat in dieser Reihenfolge auf. Die Supergitterstruk turschicht ist die Schicht, in der eine Schicht (nachstehend mitunter als "Leuchtschicht" bezeichnet), die durch die allge meine Formel In_xGa_yAl_zN (wobei gilt: x + y + z = 1, 0 < x 1, 0 y < 1 und 0 z < 1) dargestellt wird, zwischen Schichten (nachstehend als "Ladungsinjektionsschicht" bezeichnet), die durch die allgemeine Formel In_x′Ga_y′Al_z′N (wobei gilt: 0 x′ 1, 0 y 1, 0 z′ 1 und x′ + y′ + z′ = 1) dargestellt werden und einen Bandabstand haben, der größer ist als der der Leuchtschicht, die in Kontakt mit diesen ist. Es wird voraus gesetzt, daß x′, y′ und z′ in der allgemeinen Formel, die zwei Ladungsinjektionsschichten darstellt, gleich oder unterschied lich sind.The III-V compound semiconductor according to the invention has a base layer and a superlattice structure layer on a substrate in this order. The superlattice structure layer is the layer in which a layer (hereinafter sometimes referred to as "luminescent layer"), which by the general formula In _x Ga _y Al _z N (where: x + y + z = 1, 0 <x 1 , 0 y <1 and 0 z <1) is represented between layers (hereinafter referred to as "charge injection layer") which are represented by the general formula In _{x ′} Ga _{y ′} Al _{z ′} N (where: 0 x ′ 1, 0 y 1, 0 z ′ 1 and x ′ + y ′ + z ′ = 1) and have a band gap which is greater than that of the luminous layer which is in contact with them. It is assumed that x ', y' and z 'are the same or different in the general formula representing two charge injection layers.

Die erfindungsgemäße Grundschicht besteht aus minde stens drei Schichten, und alle Schichten werden durch die all gemeine Formel In_uGa_vAl_wN (wobei gilt: 0 u 1, 0 v 1, 0 w 1 und u + v + w = 1) dargestellt. Es wird vorausgesetzt, daß u, v und w in der allgemeinen Formel, die mindestens drei Schichten in der Grundschicht darstellt, gleich oder unter schiedlich sein können.The base layer according to the invention consists of at least three layers, and all layers are characterized by the general formula In _u Ga _v Al _w N (where: 0 u 1, 0 v 1, 0 w 1 and u + v + w = 1) shown. It is assumed that u, v and w in the general formula, which represents at least three layers in the base layer, may be the same or different.

In der erfindungsgemäßen Grundschicht ist mindestens eine Schicht in der Grundschicht zwischen zwei Schichten mit einem InN-Mischkristallverhältnis angeordnet, das kleiner ist als das dieser Schicht, die in Kontakt mit diesen ist.At least in the base layer according to the invention using a layer in the base layer between two layers an InN mixed crystal ratio which is smaller than that of this layer that is in contact with them.

Die Schicht, die zwischen den Schichten mit einem klei neren Mischkristallverhältnis in der erfindungsgemäßen Grund schicht angeordnet ist, wird mitunter als "verformte Schicht" bezeichnet.The layer between the layers with a small neren mixed crystal ratio in the reason according to the invention layer is sometimes referred to as a "deformed layer".

Wenn man die verformte Schicht mit der Schicht ver gleicht, die mit der verformten Schicht von der Substratseite in Kontakt ist, ist die Differenz des InN-Mischkristall verhältnisses zwischen der verformten Schicht und der Schicht, die mit der verformten Schicht von der Substratseite in Kon takt ist, nicht kleiner als 0,05, besonders bevorzugt nicht unter 0,1, am besten nicht unter 0,2. Wenn die Differenz des Mischkristallverhältnisses kleiner ist als 0,05, ist die er findungsgemäße Wirkung nicht ausreichend.If you ver the deformed layer with the layer resembles that with the deformed layer from the substrate side is in contact is the difference of the InN solid solution relationship between the deformed layer and the layer, the with the deformed layer from the substrate side in Kon clock is not less than 0.05, particularly preferably not less than 0.1, ideally not less than 0.2. If the difference of the Mixed crystal ratio is less than 0.05, he is effect according to the invention is not sufficient.

Eine Dicke der verformten Schicht ist vorzugsweise nicht kleiner als 5 Å. Wenn die Dicke der verformten Schicht kleiner ist als 5 Å, ist die erfindungsgemäße Wirkung nicht ausreichend.A thickness of the deformed layer is preferred not less than 5 Å. If the thickness of the deformed layer is smaller than 5 Å, the effect according to the invention is not sufficient.

Da die verformte Schicht eine Gitterverformung hat, entstehen mitunter Gitterdefekte, wenn die Dicke zu groß ist. In diesem Fall verschlechtert sich schließlich die Kristalli nität der auf der verformten Schicht gezogenen Schicht, und dies wird nicht bevorzugt. Der bevorzugte obere Grenzwert der Dicke der verformten Schicht hängt von einer Differenz des InN-Mischkristallverhältnisses zwischen der verformten Schicht und der vor der verformten Schicht gezogenen Schicht ab. Ins besondere ist die Dicke der verformten Schicht vorzugsweise nicht größer als 600 Å, wenn die Differenz des InN- Mischkristallverhältnisses 0,05 ist. Die Dicke der verformten Schicht ist vorzugsweise nicht größer als 100 Å, wenn die Dif ferenz des InN-Mischkristallverhältnisses 0,3 beträgt. Das heißt, das Produkt aus der Differenz des Mischkristallverhält nisses und der Dicke (Å) der verformten Schicht ist vorzugs weise nicht größer als 30, wenn die Differenz des InN- Mischkristallverhältnisses nicht größer ist als 0,3. Die Dicke der verformten Schicht ist vorzugsweise nicht größer als 100 Å, wenn die Differenz des InN-Mischkristallverhältnisses 0,3 überschreitet.Since the deformed layer has a lattice deformation, Lattice defects sometimes occur if the thickness is too large. In this case, the crystalli eventually deteriorates nity of the layer drawn on the deformed layer, and this is not preferred. The preferred upper limit of The thickness of the deformed layer depends on a difference in InN mixed crystal ratio between the deformed layer and the layer drawn in front of the deformed layer. Ins the thickness of the deformed layer is particularly preferred not larger than 600 Å if the difference of the InN Mixed crystal ratio is 0.05. The thickness of the deformed Layer is preferably not larger than 100 Å when the dif Reference of the InN mixed crystal ratio is 0.3. The means the product of the difference of the mixed crystal ratio and the thickness (Å) of the deformed layer is preferred wise not greater than 30 if the difference of the InN Mixed crystal ratio is not greater than 0.3. The fat the deformed layer is preferably not larger than 100 Å when the difference in the InN mixed crystal ratio Exceeds 0.3.

Obwohl die erfindungsgemäße Wirkung erreicht werden kann, wenn die Anzahl der verformten Schichten eins ist, kann die größere Wirkung mitunter dadurch erreicht werden, daß meh rere verformten Schichten verwendet werden. Beispiele für die Grundschicht sind eine Struktur aus (2m + 1) Schichten, die m Schichten mit einem größeren InN-Mischkristallverhältnis und (m + 1) Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristall verhältnis aufweisen, die aufeinandergeschichtet sind. Außer dem ist m eine positive ganze Zahl, die nicht kleiner ist als 2.Although the effect according to the invention can be achieved can if the number of deformed layers is one can the greater effect can sometimes be achieved in that meh rere deformed layers can be used. Examples of that Base layer are a structure of (2m + 1) layers that m Layers with a larger InN mixed crystal ratio and (m + 1) layers with a smaller InN mixed crystal have ratio, which are stacked. Except m is a positive integer that is not less than 2nd

In der Grundschicht der Schichtstruktur, die mehrere dieser verformten Schichten enthält, kann das InN- Mischkristallverhältnis, muß jedoch nicht nach und nach geän dert werden, während die Dicke jeder verformten Schicht auf rechterhalten wird. Die Dicke der Schicht kann nach und nach geändert werden, wenn die Dicke die kritische Schichtdicke nicht überschreitet, während das InN-Mischkristallverhältnis jeder verformten Schicht aufrechterhalten wird.In the base layer of the layer structure, the several contains these deformed layers, the InN Mixed crystal ratio, but does not have to change gradually be changed during the thickness of each deformed layer is maintained. The thickness of the layer can gradually increase be changed if the thickness is the critical layer thickness does not exceed while the InN mixed crystal ratio each deformed layer is maintained.

In den Schichten mit einem InN-Mischkristallverhältnis, das kleiner ist als das der verformten Schicht, kann das InN- Mischkristallverhältnis oder die Dicke der Schichten nach und nach geändert werden oder kann so bleiben, wie es bzw. sie ist. In the layers with an InN mixed crystal ratio, which is smaller than that of the deformed layer, the InN Mixed crystal ratio or the thickness of the layers gradually after being changed or can stay as it is is.

Die Kristallinität einer auf der Grundschicht gezogenen Schicht, kann deutlich verbessert werden, indem diese Grund schicht mit der verformten Schicht zwischen der Leuchtschicht und dem Substrat bereitgestellt wird. Obwohl diese Wirkung auch erkannt wird, wenn der Verbindungshalbleiter bei einem atmosphärischen Druck unter Verwendung eines organometalli schen Dampfphasenepitaxieverfahrens, das später beschrieben wird, gezogen wird, wird diese Wirkung deutlich, wenn das Wachstum unter einem verringerten Druck erfolgt.The crystallinity of a pulled on the base layer Layer, can be improved significantly by this reason layer with the deformed layer between the luminescent layer and is provided to the substrate. Although this effect is also recognized when the compound semiconductor at a atmospheric pressure using an organometalli vapor phase epitaxy method described later is pulled, this effect becomes clear when that Growth occurs under a reduced pressure.

Die Kristallinität kann durch die Dichte der Ätzgruben erkannt werden, die auf der Oberfläche des Verbindungshalblei ters, der mit einer erwärmten Mischsäure aus Phosphorsäure und Schwefelsäure behandelt worden ist, ausgebildet sind. Es gibt Überlegungen, daß die Grundschicht die Übertragung von Verset zungen verhindert, die im Verbindungshalbleiterkristall vor handen sind, weil die Wirkung der Grundschicht als eine Ver ringerung der Ätzgrubendichte erscheint.The crystallinity can be determined by the density of the etching pits can be recognized on the surface of the compound ters with a heated mixed acid of phosphoric acid and Sulfuric acid has been treated. There are Considerations that the base layer is the transfer of offset tongues prevented in the compound semiconductor crystal are present because the effect of the base layer as a ver reduction in the etching pit density appears.

Ferner ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht zwischen der Schicht auf der Substratseite von den beiden Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristallverhältnis und der Leuchtschicht mit einer n- Verunreinigung dotiert ist. Spezifische Beispiele dafür sind solche, wo die verformte Schicht oder die auf der verformten Schicht gezogenen Schicht mit einem kleineren InN-Misch kristallverhältnis mit einer n-Verunreinigung dotiert ist.Furthermore, the invention is characterized in that at least one layer between the layer on the Substrate side of the two layers with a smaller one InN mixed crystal ratio and the luminescent layer with an n- Impurity is doped. Specific examples of this are those where the deformed layer or that on the deformed Layer drawn layer with a smaller InN mix crystal ratio is doped with an n-impurity.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Struktur kann vermieden werden, daß sich injizierte Träger in der verformten Schicht rekombinieren und daß die Rekombinationseffizienz in der Leuchtschicht auch dann herabgesetzt wird, wenn der Bandabstand der verformten Schicht kleiner wird als der der mit der verformten Schicht zu verbindenden Schicht, da das InN-Mischkristallverhältnis der verformten Schicht größer ist als das der mit der verformten Schicht zu verbindenden Schicht.Using the structure described above be avoided that injected carrier in the deformed Recombine layer and that the recombination efficiency in the luminescent layer is reduced even if the Bandgap of the deformed layer becomes smaller than that of the layer to be joined with the deformed layer, since the InN mixed crystal ratio of the deformed layer is larger than that to be connected to the deformed layer Layer.

Eine bevorzugte Konzentration von Trägern in der n dotierten Schicht ist nicht kleiner als 1 × 10¹⁷ cm^-3, vor zugsweise nicht kleiner als 1 × 10¹⁸ cm^-3. A preferred concentration of carriers in the n-doped layer is not less than 1 × 10¹⁷ cm ^-3 , preferably not less than 1 × 10¹⁸ cm ^-3 .

Eine Ausführungsform der Struktur des erfindungsgemäßen III-V-Verbindungshalbleiters ist in Fig. 1 dargestellt. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform ist die, bei der eine Grundschicht aus einer verformten Schicht 2, einer n-Schicht 1 und einer n-Schicht 3, eine Schicht mit einer Supergitter struktur, bei der zwischen zwei Ladungsinjektionsschichten 4, 6 eine Leuchtschicht 5 angeordnet ist, die in Kontakt mit ihr ist, und eine p-Schicht 7 in dieser Reihenfolge aufeinanderge schichtet sind.An embodiment of the structure of the III-V compound semiconductor according to the invention is shown in FIG. 1. The embodiment shown in FIG. 1 is that in which a base layer composed of a deformed layer 2 , an n-layer 1 and an n-layer 3 , a layer with a superlattice structure, in which a luminous layer 5 between two charge injection layers 4 , 6 is arranged, which is in contact with it, and a p-layer 7 are stacked in this order.

Ein Strom wird dadurch injiziert, daß eine n-Elektrode auf der n-Schicht 1 oder der n-Schicht 3 bereitgestellt wird, eine p-Elektrode auf der p-Schicht 7 bereitgestellt wird und anschließend eine Spannung in Vorwärtsrichtung angelegt wird, wodurch eine Emission aus der Leuchtschicht 5 und der erfin dungsgemäßen lichtemittierenden Vorrichtung hervorgerufen wird.A current is injected by providing an n-electrode on the n-layer 1 or the n-layer 3, providing a p-electrode on the p-layer 7 and then applying a voltage in the forward direction, thereby causing an emission is caused from the luminescent layer 5 and the inventive light emitting device.

Wenn die Konzentration von n-Trägern in der Ladungsin jektionsschicht 4 ausreichend hoch ist, kann die n-Elektrode auf der Ladungsinjektionsschicht 4 ausgebildet werden.When the concentration of n-carriers in the Ladungsin jektionsschicht 4 is sufficiently high, the n-electrode on the charge injection layer 4 is formed.

Wenn der Bandabstand der n-Schicht 3 größer ist als der der Leuchtschicht, kann die n-Schicht 3 auch als die Ladungs injektionsschicht dienen, ohne daß sich die n-Schicht 3 von der Ladungsinjektionsschicht 4 als eine andere Schicht unter scheidet, und die Ladungsinjektionsschicht 4 muß nicht gezogen werden.If the band gap of the n-layer 3 is larger than that of the luminescent layer, the n-layer 3 can also serve as the charge injection layer without the n-layer 3 differing from the charge injection layer 4 as another layer, and the charge injection layer 4 does not have to be pulled.

Wenn die Konzentration der p-Träger in der Ladungsin jektionsschicht 6 ausreichend hoch ist, kann eine Elektrode auf der Ladungsinjektionsschicht 6 ausgebildet werden. In die sem Fall braucht die p-Schicht 7 nicht ausgebildet zu werden.When the concentration of the p-carrier in the Ladungsin jektionsschicht 6 is sufficiently high, an electrode on the charge injection layer 6 is formed. In this case, the p layer 7 need not be formed.

Wenn die Ladungsinjektionsschicht 4 oder die Ladungsin jektionsschicht 6 mit einer hohen Konzentration dotiert ist, wird die Kristallinität dieser Schichten mitunter schlechter. In diesem Fall werden die Leuchtcharakteristik oder die elek trische Charakteristik schlechter, und dies wird nicht bevor zugt. In diesem Fall muß die Konzentration der Störstellen in der Ladungsinjektionsschicht 4 oder der Ladungsinjektions schicht 6 verringert werden. Der Konzentrationsbereich, in dem die Kristallinität nicht schlechter wird, ist vorzugsweise nicht größer als 1 × 10¹⁸ cm^-3 besonders bevorzugt nicht größer als 1 × 10¹⁷ cm^-3.If the charge injection layer 4 or the charge injection layer 6 is doped with a high concentration, the crystallinity of these layers sometimes deteriorates. In this case, the lighting characteristic or the electrical characteristic become worse, and this is not preferred. In this case, the concentration of the impurities in the charge injection layer 4 or the charge injection layer 6 must be reduced. The concentration range in which the crystallinity does not deteriorate is preferably not greater than 1 × 10¹⁸ cm ^-3, particularly preferably not greater than 1 × 10¹⁷ cm ^-3 .

Im übrigen ist bekannt, daß die mit einer vergleichs weise hohen Qualität auf einfache Weise hergestellt für den Verbindungshalbleiter, der kein In enthält, unter Verwendung einer richtigen Pufferschicht werden können, im Vergleich zu dem Verbindungshalbleiter mit In. Deshalb werden der Ladungs injektionsträger und die Leuchtschicht vorzugsweise auf der Schicht ohne In auf dem Substrat gezogen. Wenn die Schicht mit In als Ladungsinjektionsschicht verwendet wird, entstehen mit unter Gitterdefekte in der Ladungsinjektionsschicht, und zwar aufgrund einer Gitterfehlanpassung zwischen der Ladungsinjek tionsschicht und der Schicht ohne In, die vorher auf dem Substrat gezogen worden ist. In diesem Fall kann die Ausbil dung von Gitterdefekten in der Ladungsinjektionsschicht ver hindert werden, indem die erfindungsgemäße Grundschicht zwi schen der Schicht ohne In, die vorher gezogen worden ist, und der Ladungsinjektionsschicht angeordnet wird.For the rest, it is known that with a comparative wise high quality made in a simple way for the Compound semiconductor containing no In using a real buffer layer compared to the compound semiconductor with In. Therefore, the cargo injection carrier and the luminescent layer preferably on the Layer without In drawn on the substrate. If the layer with In used as a charge injection layer, arise with under lattice defects in the charge injection layer, namely due to a lattice mismatch between the charge injections tion layer and the layer without In, which was previously on the Substrate has been pulled. In this case, the training formation of lattice defects in the charge injection layer be prevented by the base layer according to the invention between the layer without the In that was previously drawn, and the charge injection layer is arranged.

Als nächstes wird die Leuchtschicht beschrieben.The luminescent layer will be described next.

Da die Gitterkonstante des III-V-Verbindungshalbleiters in Abhängigkeit vom Mischkristallverhältnis stark variiert, wird die Dicke der Leuchtschicht vorzugsweise entsprechend dem Betrag der Verformung, die durch die Gitterfehlanpassung ent steht, verringert, wenn eine große Differenz der Gitterkon stante zwischen der Leuchtschicht und der Ladungsinjektions schicht des III-V-Verbindungshalbleiters besteht.Since the lattice constant of the III-V compound semiconductor varies greatly depending on the mixed crystal ratio, the thickness of the luminescent layer is preferably in accordance with the Amount of deformation caused by the lattice mismatch is reduced if there is a large difference in the lattice con constant between the luminescent layer and the charge injection layer of the III-V compound semiconductor.

Der bevorzugte Bereich der Dicke der Leuchtschicht hängt vom Betrag der Verformung ab. Wenn die Leuchtschicht mit dem InN-Mischkristallverhältnis, das nicht kleiner als 10% ist, auf der Schicht, die durch Ga_aAl_bN (wobei gilt: a + b = 1, 0 a 1 und 0 b 1) als Ladungsinjektionsschicht dar gestellt wird, als die Ladungsinjektionsschicht angeordnet wird, liegt die bevorzugte Dicke der Leuchtschicht im Bereich von 5 bis 90 Å. Wenn die Dicke der Leuchtschicht kleiner ist als 5 Å, wird die Lichtausbeute unzureichend. Wenn anderer seits die Dicke größer ist als 90 Å, entstehen Gitterdefekte, und die Lichtausbeute ist ebenfalls unzureichend. The preferred range of the thickness of the luminescent layer depends on the amount of deformation. If the luminescent layer with the InN mixed crystal ratio, which is not less than 10%, on the layer represented by Ga _a Al _b N (where: a + b = 1, 0 a 1 and 0 b 1) as a charge injection layer When the charge injection layer is arranged, the preferred thickness of the luminescent layer is in the range of 5 to 90 Å. If the thickness of the luminescent layer is less than 5 Å, the luminous efficiency becomes insufficient. On the other hand, if the thickness is larger than 90 Å, lattice defects occur and the luminous efficiency is also insufficient.

Da in die Leuchtschicht Ladungen in hoher Dichte inji ziert werden können, indem die Dicke der Leuchtschicht verrin gert wird, kann die Lichtausbeute verbessert werden. Deshalb wird die Dicke der Leuchtschicht vorzugsweise so gesteuert, daß sie auch dann in dem gleichen Bereich liegt wie der Be reich der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn die Diffe renz der Gitterkonstante kleiner ist als die in der oben be schriebenen Ausführungsform.Since high density charges are injected into the luminous layer can be decorated by reducing the thickness of the luminescent layer the light output can be improved. That's why the thickness of the luminescent layer is preferably controlled so that it is in the same area as the Be rich in the embodiment described above when the differences limit of the lattice constant is smaller than that in the above written embodiment.

Wenn die Leuchtschicht Al enthält, werden Störstellen, z. B. Sauerstoff, leicht aufgenommen, und die Lichtausbeute wird mitunter herabgesetzt. In diesem Fall können solche Schichten, die durch die allgemeine Formel In_xGa_yN (wobei gilt: x + y = 1, 0 < x 1 und 0 y < 1) dargestellt werden und kein Al enthalten, als die Leuchtschicht verwendet werden.If the luminescent layer contains Al, impurities, e.g. B. oxygen, easily absorbed, and the light output is sometimes reduced. In this case, layers which are represented by the general formula In _x Ga _y N (where: x + y = 1, 0 <x 1 and 0 y <1) and do not contain Al can be used as the luminescent layer.

Eine Differenz des Bandabstands zwischen der Ladungsin jektionsschicht und der Leuchtschicht ist vorzugsweise nicht kleiner als 0,1 eV. Wenn die Differenz des Bandabstands zwi schen der Ladungsinjektionsschicht und der Leuchtschicht klei ner ist als 0,1 eV, ist die Injektion von Trägern in die Leuchtschicht nicht ausreichend, und die Lichtausbeute wird herabgesetzt. Besonders bevorzugt ist sie kleiner als 0,3 eV. Wenn andererseits der Bandabstand der Ladungsinjektionsschicht 5 eV überschreitet, wird die für die Ladungsinjektion erfor derliche Spannung hoch, und dadurch ist der Bandabstand der Ladungsinjektionsschicht vorzugsweise nicht größer als 5 eV.A difference in the bandgap between the charges and the luminescent layer is preferably not less than 0.1 eV. If the difference in bandgap between between the charge injection layer and the luminescent layer is less than 0.1 eV, is the injection of carriers into the Luminous layer is not sufficient, and the luminous efficacy reduced. It is particularly preferably less than 0.3 eV. On the other hand, if the band gap of the charge injection layer Exceeds 5 eV, the charge injection is required voltage is high, and this makes the band gap Charge injection layer preferably not larger than 5 eV.

Die Dicke der Ladungsinjektionsschicht beträgt vorzugs weise 10 bis 5000 Å. Auch wenn die Dicke der Ladungsinjekti onsschicht kleiner als 5 Å oder größer als 5000 Å ist, wird die Lichtausbeute herabgesetzt, und daher wird dies nicht be vorzugt. Besonders bevorzugt liegt sie im Bereich von 10 bis 2000 Å.The thickness of the charge injection layer is preferred from 10 to 5000 Å. Even if the thickness of the charge injection layer is less than 5 Å or greater than 5000 Å the luminous efficacy is reduced, and therefore this will not be prefers. It is particularly preferably in the range from 10 to 2000 Å.

Die Leuchtschicht kann aus einer einzelnen Schicht oder aus mehreren Schichten bestehen. Beispiele für eine solche Struktur sind eine Schichtstruktur aus (2n + 1) Schichten, wo bei n Leuchtschichten und (n + 1) Schichten mit einem Bandab stand, der größer ist als der der Leuchtschichten, alternie rend aufeinandergeschichtet sind. Es wird vorausgesetzt, daß n eine positive ganze Zahl ist und vorzugsweise 1 bis 50, beson ders bevorzugt 1 bis 30 ist. Wenn n nicht kleiner als 50 ist, wird die Lichtausbeute herabgesetzt, und das Ziehen dauert lange, und deshalb wird dies nicht bevorzugt. Eine solche Struktur mit mehreren Leuchtschichten ist besonders nützlich in dem Fall, wo Halbleiterlaser hergestellt werden, bei denen eine starke Lichtausgangsleistung erforderlich ist.The luminescent layer can consist of a single layer or consist of several layers. Examples of such Structure are a layer structure of (2n + 1) layers where with n luminescent layers and (n + 1) layers with a band stood, which is larger than that of the luminous layers, alternie are stacked on top of each other. It is assumed that n is a positive integer, preferably 1 to 50, particularly which is preferably 1 to 30. If n is not less than 50, the luminous efficacy is reduced and the drawing takes longer long, and therefore this is not preferred. Such Structure with multiple luminescent layers is particularly useful in the case where semiconductor lasers are manufactured, in which strong light output is required.

Es kann Licht mit einer Wellenlänge emittiert werden, die sich von der des Bandabstands der Leuchtschicht unter scheidet, und zwar indem die Leuchtschicht mit Störstellen do tiert wird. Dies wird wegen der von den Störstellen ausgehen den Emission als "Störstellenemission" bezeichnet. Bei Stör stellenemission variiert die Lumineszenzwellenlänge in Abhän gigkeit von der Zusammensetzung des Elements der Gruppe III und des Störstellenelements der Leuchtschicht. In diesem Fall ist das InN-Mischkristallverhältnis der Leuchtschicht vorzugs weise nicht kleiner als 5%. Wenn das InN-Mischkristall verhältnis kleiner ist als 5%, ist fast das gesamte emittier te Licht ultraviolettes Licht, und es ist keine ausreichende Helligkeit festzustellen. Die Lumineszenzwellenlänge wird län ger, wenn sich das InN-Mischkristallverhältnis erhöht, und die Lumineszenzwellenlänge kann von Violett zu Blau, dann zu Grün geändert werden.Light with a wavelength can be emitted which differs from that of the band gap of the luminescent layer separates, namely by doing the luminescent layer with impurities is tiert. This will come from the defects referred to the emission as "impurity emission". With sturgeon site emission, the luminescence wavelength varies depending on the composition of the Group III element and the impurity element of the luminescent layer. In this case the InN mixed crystal ratio of the luminescent layer is preferred wise not less than 5%. If the InN mixed crystal ratio is less than 5%, is almost the entire emitter te light ultraviolet light and it is not sufficient Determine brightness. The luminescence wavelength becomes longer when the InN mixed crystal ratio increases, and the Luminescence wavelength can range from violet to blue, then to green be changed.

Als die Verunreinigung, die für die Störstellenemission geeignet ist, werden Elemente der Gruppe II bevorzugt. Wenn von den Elementen der Gruppe II Mg, Zn oder Cd zur Dotierung verwendet werden, ist die Lichtausbeute hoch, und dies wird deshalb bevorzugt. Zn wird besonders bevorzugt. Die Konzentra tion dieser Elemente liegt vorzugsweise im Bereich von 10¹⁸ bis 10²² cm^-3. Die Leuchtschicht kann gleichzeitig mit Si oder Ge, zusammen mit diesen Elementen der Gruppe II dotiert wer den. Die Konzentration von Si oder Ge liegt vorzugsweise im Bereich von 10¹⁶ bis 10²² cm^-3.Group II elements are preferred as the contaminant suitable for impurity emission. If Mg, Zn or Cd is used for doping of the Group II elements, the luminous efficacy is high and this is therefore preferred. Zn is particularly preferred. The concentration of these elements is preferably in the range of 10¹⁸ to 10²² cm ^-3 . The luminescent layer can be doped simultaneously with Si or Ge, together with these Group II elements. The concentration of Si or Ge is preferably in the range of 10¹⁶ to 10²² cm ^-3 .

Bei der Störstellenemission wird das Emissionsspektrum im wesentlichen breit. Wenn der Betrag der injizierten Ladung steigt, verschiebt sich das Emissionsspektrum mitunter. Wenn hohe Farbreinheit gefordert wird oder wenn es erforderlich ist, eine Lichtleistung in dem schmalen Wellenlängenbereich zu konzentrieren, wird daher eine Bandkantenemission bevorzugt. In the case of impurity emission, the emission spectrum essentially broad. If the amount of charge injected increases, the emission spectrum sometimes shifts. If high color purity is required or when required is a light output in the narrow wavelength range tape edge emission is preferred.

Es wird bevorzugt, die Menge der Störstellen, die in der Leuchtschicht enthalten sind, zu verringern, um eine lichte mittierende Vorrichtung mit Bandkantenemission zu realisieren. Insbesondere ist die Konzentration von Elementen, z. B. Si, Ge, Mg, Cd und Zn vorzugsweise nicht größer als 10¹⁹ cm^-3, be sonders bevorzugt nicht mehr als 10¹⁸ cm^-3.It is preferred to reduce the amount of impurities contained in the luminescent layer in order to realize a light centering device with band edge emission. In particular, the concentration of elements, e.g. B. Si, Ge, Mg, Cd and Zn preferably not larger than 10¹⁹ cm ^-3 , be particularly preferably not more than 10¹⁸ cm ^-3 .

Wenn Bandkantenemission verwendet wird, hängt die Lichtausbeute von Gitterdefekten in der Leuchtschicht ab und wird mit der Menge der Gitterdefekte kleiner. Es ist deshalb erforderlich, die Menge der Gitterdefekte in der Leuchtschicht so klein wie möglich zu halten. Demzufolge hat die erfindungs gemäße Grundschicht eine große Wirkung für eine Verbesserung der Lichtausbeute der lichtemittierenden Bandkantenemissions vorrichtung.If tape edge emission is used, that depends Luminous efficacy from lattice defects in the luminescent layer from time to time becomes smaller with the amount of lattice defects. It is therefore required the amount of lattice defects in the luminescent layer to keep it as small as possible. Accordingly, the invention appropriate base layer a great effect for improvement the luminous efficiency of the light-emitting band edge emission contraption.

Wenn bei dem III-V-Verbindungshalbleiter das InN- Mischkristallverhältnis der Leuchtschicht hoch ist, ist die thermische Stabilität nicht ausreichend, und es kommt während des Kristallwachstums oder des Halbleiterverfahrens mitunter zu einer Verschlechterung des Halbleiters. Um eine solche Ver schlechterung zu verhindern, kann der Ladungsinjektionsschicht 6 mit einem kleinen InN-Mischkristallverhältnis eine Schutz schicht-Funktion verliehen werden, indem die Ladungsinjekti onsschicht auf der Leuchtschicht mit einem hohen Mischkri stallverhältnis (nachstehend wird die Ladungsinjektionsschicht in diesem Fall mitunter als "Schutzschicht" bezeichnet) ange ordnet wird. Das InN- und das AlN-Mischkristallverhältnis der Schutzschicht ist vorzugsweise nicht größer als 10% bzw. nicht kleiner als 5%, um der Schutzschicht eine ausreichende Schutzfunktion zu verleihen. Besonders bevorzugt ist das InN- Mischkristallverhältnis nicht größer als 5% und das AlN- Mischkristallverhältnis nicht kleiner als 10%.In the III-V compound semiconductor, if the InN mixed crystal ratio of the luminescent layer is high, the thermal stability is not sufficient, and the semiconductor may deteriorate during crystal growth or the semiconductor process. In order to prevent such deterioration, the charge injection layer 6 with a small InN mixed crystal ratio can be given a protective layer function by placing the charge injection layer on the luminous layer with a high mixed crystal ratio (hereinafter, the charge injection layer in this case is sometimes called a "protective layer "designated) is arranged. The InN and the AlN mixed crystal ratio of the protective layer is preferably not greater than 10% or not less than 5% in order to give the protective layer an adequate protective function. The InN mixed crystal ratio is particularly preferably not greater than 5% and the AlN mixed crystal ratio is not less than 10%.

Die Dicke der Schutzschicht ist vorzugsweise 10 Å bis 1 µm, um der Schutzfunktion eine ausreichende Schutzfunktion zu verleihen. Wenn die Dicke der Schutzschicht kleiner ist als 10 Å, kann keine ausreichende Wirkung erreicht werden. Wenn andererseits die Dicke größer ist als 1 µm, wird die Lichtaus beute herabgesetzt, und dies wird deshalb nicht bevorzugt. Be sonders bevorzugt beträgt sie 50 bis 5000 Å. The thickness of the protective layer is preferably 10 Å to 1 µm to ensure that the protective function has an adequate protective function to rent. If the thickness of the protective layer is less than 10 Å, insufficient effect can be achieved. If on the other hand, the thickness is greater than 1 µm, the light is off loot reduced, and this is therefore not preferred. Be it is particularly preferably 50 to 5000 Å.

Es wird bevorzugt, daß die Schutzschicht angesichts der Effizienz der Strominjektion in die lichtemittierende Vorrich tung eine p-Leitfähigkeit aufweist. Es muß mit einer Akzeptor verunreinigung in hoher Konzentration dotiert werden, um der Schutzschicht die p-Leitfähigkeit zu verleihen. Spezifische Beispiele für die Akzeptorverunreinigung sind Elemente der Gruppe II. Von diesen werden Mg und Zn, besonders Mg bevor zugt. Wenn die Schutzschicht mit der Verunreinigung in hoher Konzentration dotiert wird, verschlechtert sich die Kristalli nität der Schutzschicht, und die Charakteristik der lichtemit tierenden Vorrichtung verschlechtert sich mitunter ebenfalls. Der Konzentrationsbereich der Verunreinigung, bei der sich die Kristallinität nicht verschlechtert, ist vorzugsweise nicht größer als 1 × 10¹⁹ cm^-3, besonders bevorzugt nicht größer als 1 × 10¹⁸ cm^-3.It is preferred that the protective layer have ap conductivity in view of the efficiency of current injection into the light emitting device. It must be doped with an acceptor impurity in high concentration in order to give the protective layer the p-conductivity. Specific examples of acceptor contamination are Group II elements. Of these, Mg and Zn, especially Mg, are preferred. If the protective layer is doped with the impurity in a high concentration, the crystallinity of the protective layer deteriorates, and the characteristic of the light-emitting device sometimes deteriorates as well. The concentration range of the impurity at which the crystallinity does not deteriorate is preferably not larger than 1 × 10¹⁹ cm ^-3 , particularly preferably not larger than 1 × 10¹⁸ cm ^-3 .

Als nächstes wird das erfindungsgemäß verwendete Substrat und der Zieh- bzw. Wachstumsvorgang beschrieben.Next, that used in the present invention Substrate and the pulling or growing process described.

Als das Substrat zum Ziehen eines Kristalls des III-V- Verbindungshalbleiters werden beispielsweise Saphir, ZnO, GaAs Si, SiC, NGO (NdGaO₃), Spinell (MgAl₂O₄) und dgl. verwendet. Da Saphir lichtdurchlässig ist, kann ein Kristall mit einer großen Fläche und einer hohen Qualität hergestellt werden, was wichtig ist.As the substrate for pulling a crystal of III-V Compound semiconductors are, for example, sapphire, ZnO, GaAs Si, SiC, NGO (NdGaO₃), spinel (MgAl₂O₄) and the like. Since sapphire is translucent, a crystal with a large area and high quality are what important is.

Beim Ziehen unter Verwendung dieser Substrate kann ein Halbleiter (z. B. GaN, AlN, GaAlN, InGaAlN usw.) mit einer ho hen Kristallinität in einem sogenannten zweistufigen Ziehvor gang gezogen werden, bei dem eine dünne Schicht, z. B. aus ZnO, SiC, GaN, AlN, GaAlN usw., oder eine Schichtung dieser Schichten auf dem Substrat als eine Pufferschicht verwendet werden, und dies wird bevorzugt.When pulling using these substrates, a Semiconductors (e.g. GaN, AlN, GaAlN, InGaAlN etc.) with a ho hen crystallinity in a so-called two-stage pulling process gang are pulled, in which a thin layer, for. B. from ZnO, SiC, GaN, AlN, GaAlN etc., or a stratification of these Layers on the substrate used as a buffer layer be, and this is preferred.

Beispiele für das Verfahren zur Herstellung des Verbin dungshalbleiters der Gruppe III-V sind u. a. folgende Verfah ren: Molekularstrahlepitaxie (nachstehend mitunter als "MBE" bezeichnet), organometallische Dampfphasenepitaxie (nachste hend mitunter als "MOVPE" bezeichnet), Hybriddampfphasenepita xie (nachstehend mitunter als "HVPE" bezeichnet) und dgl. Wenn das MBE-Verfahren verwendet wird, wird normalerweise ein Gas quellenmolekularstrahlepitaxie- (nachstehend mitunter bezeich net als "GSMBE"-)Verfahren verwendet, das ein Verfahren zur Zuführung eines Stickstoff-Rohmaterials (z. B. Stickstoffgas, Ammoniak, andere Stickstoffverbindungen usw.) im Gaszustand darstellt. In diesem Fall wird ein Stickstoffatom nicht ohne weiteres im Kristall eingelagert, weil das Stickstoffrohmate rial mitunter chemisch inert ist. In diesem Fall kann die Ein lagerungseffizienz des Stickstoff erhöht werden, indem das Stickstoffrohmaterial mit Mikrowellen erregt und im aktiven Zustand zugeführt wird.Examples of the process for producing the verbin group III-V are u. a. following procedure ren: molecular beam epitaxy (hereinafter sometimes referred to as "MBE" referred to), organometallic vapor phase epitaxy (next sometimes referred to as "MOVPE"), hybrid vapor phase epita xie (hereinafter sometimes referred to as "HVPE") and the like. If The MBE process used is usually a gas source molecular beam epitaxy (hereinafter sometimes referred to as net used as "GSMBE" -) procedure, which is a procedure for Supply of a raw nitrogen material (e.g. nitrogen gas, Ammonia, other nitrogen compounds, etc.) in the gas state represents. In this case, a nitrogen atom is not without more stored in the crystal because of the raw nitrogen rial is sometimes chemically inert. In this case the one Storage efficiency of nitrogen can be increased by the Nitrogen raw material excited with microwaves and in the active Condition is supplied.

Als nächstes wird das Herstellungsverfahren nach dem MOVPE-Verfahren für den erfindungsgemäßen III-V-Verbindungs halbleiter beschrieben.Next, the manufacturing process according to the MOVPE method for the III-V connection according to the invention semiconductor described.

Beim MOVPE-Verfahren werden die folgenden Rohmateriali en verwendet.The following raw materials are used in the MOVPE process s used.

Beispiele für das Rohmaterial der Gruppe III sind also Trialkylgallium, das durch die allgemeine Formel R₁R₂R₃Ga (wobei R₁, R₂ und R₃ eine niedere Alkylgruppe sind) darge stellt wird, z. B. Trimethylgallium [(CH₃)₃Ga, nachstehend mitunter als "TMG" bezeichnet], Triethylgallium [(C₂H₅)₃Ga, nachstehend mitunter als TEG" bezeichnet)] und dgl.; Trial kylaluminium, das durch die allgemeine Formel R₁R₂R₃Al (wobei R₁, R₂ und R₃ wie oben definiert sind) dargestellt wird, Trimethylaluminium [(CH₃)₃Al], Triethylaluminium [(C₂H₅)₃Al, nachstehend mitunter als "TEA" bezeichnet], Triisobutylaluminium [(i-C₄H₉)₃Al] und dgl.; Trimethylaminalan [(CH₃)₃N:AlH₃]; Trialkylindium, das durch die allgemeine Formel R₁R₂R₃In (wobei R₁, R₂ und R₃ wie oben definiert sind) dargestellt wird, z. B. Trimethylindium [(CH₃)₃In, nachstehend mitunter als "TMI" bezeichnet], Trime thylindium [(C₂H₅)₃In] und dgl. Diese werden allein oder in Kombination verwendet.So are examples of the raw material of group III Trialkylgallium, which is represented by the general formula R₁R₂R₃Ga (where R₁, R₂ and R₃ are a lower alkyl group) Darge is z. B. Trimethylgallium [(CH₃) ₃Ga, below sometimes referred to as "TMG"], triethyl gallium [(C₂H₅) ₃Ga, hereinafter sometimes referred to as TEG ") and the like; Trial kylaluminium, which is represented by the general formula R₁R₂R₃Al (where R₁, R₂ and R₃ are as defined above), trimethylaluminum [(CH₃) ₃Al], triethyl aluminum [(C₂H₅) ₃Al, hereinafter sometimes referred to as "TEA"], triisobutylaluminum [(i-C₄H₉) ₃Al] and the like; Trimethylaminalane [(CH₃) ₃N: AlH₃]; Trial cylindium, that by the general formula R₁R₂R₃In (where R₁, R₂ and R₃ as are defined above) is represented, e.g. B. Trimethylindium [(CH₃) ₃In, hereinafter sometimes referred to as "TMI"], trime thylindium [(C₂H₅) ₃In] and the like. These are used alone or in Combination used.

Beispiele für das Rohmaterial der Gruppe V sind Ammoni ak, Hydrazin, Methylhydrazin, 1,1-Dimethylhidrazin, 1,2- Dimethylhidrazin, t-Butylamin, Ethylendiamin und dgl. Diese werden allein oder in Kombination verwendet. Von diesen Rohma terialien werden Ammoniak und Hydrazin bevorzugt, weil sie kein Kohlenstoffatom im Molekül enthalten und eine geringe Kohlenstoffkontamination im Halbleiter bewirken. Examples of the Group V raw material are ammoni ak, hydrazine, methylhydrazine, 1,1-dimethylhidrazine, 1,2- Dimethylhidrazine, t-butylamine, ethylenediamine and the like. These are used alone or in combination. Of these Rohma Materials like ammonia and hydrazine are preferred because of them contains no carbon atom in the molecule and a small one Cause carbon contamination in the semiconductor.

Als das p-Dotiermittel des III-V-Verbindungshalbleiters sind Elemente der Gruppe II wichtig. Spezifische Beispiele da für sind Mg, Zn, Cd, Hg, Be und dgl. Von diesen wird Mg bevor zugt, weil ein p-Mg mit einem geringen Widerstand auf einfache Weise hergestellt wird.As the p-type dopant of the III-V compound semiconductor Group II elements are important. Specific examples there for are Mg, Zn, Cd, Hg, Be and the like. Of these, Mg is before increases because a p-Mg with a low resistance to simple Way is made.

Als das Rohmaterial für das Mg-Dotiermittel wird vor zugsweise eine organometallische Verbindung verwendet, die durch die allgemeine Formel (RC₅H₄)₂Mg (wobei R Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt) dargestellt wird (z. B. Biscyclopentadienylmagnesi um, Vinylmethylcyclopentadienylmagnesium, Bisethylcyclopenta dienylmagnesium, Bis-n-Propylcyclopentadienylmagnesium, Bis-i- Propylcyclopentadienylmagnesium usw.), und zwar wegen ihres geeignetes Dampfdrucks.As the raw material for the Mg dopant is before preferably uses an organometallic compound which by the general formula (RC₅H₄) ₂Mg (where R is hydrogen or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represents) (e.g. biscyclopentadienylmagnesi um, vinylmethylcyclopentadienyl magnesium, bisethylcyclopenta dienylmagnesium, bis-n-propylcyclopentadienylmagnesium, bis-i- Propylcyclopentadienylmagnesium etc.), because of their suitable vapor pressure.

Als das n-Dotiermittel für den III-V-Verbindungs halbleiter sind Elemente der Gruppe IV und der Gruppe VI wich tig. Spezifische Beispiele dafür sind Si, Ge und O. Von diesen wird Si besonders bevorzugt, da ein n-Si mit einem niedrigen Widerstand auf einfache Weise hergestellt wird, und solche mit hoher Rohmaterialreinheit möglich sind. Als das Rohmaterial für das Si-Dotiermittel werden Silan (SiH₄), Disilan (Si₂H₆), Monomethylsilan (Ch₃SiH₃) und dgl. bevorzugt.As the n-dopant for the III-V compound Semiconductors are elements of Group IV and Group VI tig. Specific examples of this are Si, Ge and O. Of these Si is particularly preferred because an n-Si with a low Resistance is made in a simple way, and such with high raw material purity are possible. As the raw material for the Si dopant, silane (SiH₄), disilane (Si₂H₆), Monomethylsilane (Ch₃SiH₃) and the like are preferred.

Beispiele für das Ziehen der Vorrichtung nach dem MOVPE-Verfahren, das zur Herstellung des III-V-Verbindungs halbleiters verwendet werden kann, sind ein Einscheibenreak tor, ein Mehrscheibenreaktor und dgl. Beim Mehrscheibenreaktor wird vorzugsweise bei verringertem Druck gezogen, um die Gleichmäßigkeit der Epitaxieschicht in der Scheibenoberfläche aufrechtzuerhalten. Der bevorzugte Bereich des Ziehdrucks im Mehrscheibenreaktor beträgt 0,001 bis 0,8 Atmosphären.Examples of pulling the device after MOVPE process used to make the III-V connection semiconductors can be used as a single-disk craze gate, a multi-disk reactor and the like. In the multi-disk reactor is preferably pulled at reduced pressure to the Uniformity of the epitaxial layer in the pane surface maintain. The preferred range of drawing pressure in the Multi-disc reactor is 0.001 to 0.8 atmospheres.

Als das Trägergas können solche Gase verwendet werden wie Wasserstoff, Stickstoff, Argon, Helium und dgl., allein oder in Kombination. Wenn Wasserstoff im Trägergas enthalten ist, wird mitunter keine ausreichende Kristallinität erreicht, wenn der Verbindungshalbleiter mit einem hohen InN- Mischkristallverhältnis gezogen wird. In diesem Fall muß der partielle Druck des Wasserstoffs im Trägergas verringert wer den. Der bevorzugte partielle Druck des Wasserstoffs im Trä gergas ist nicht größer als 0,1 Atmosphären.Such gases can be used as the carrier gas such as hydrogen, nitrogen, argon, helium and the like, alone or in combination. If there is hydrogen in the carrier gas sufficient crystallinity is sometimes not achieved, if the compound semiconductor with a high InN Mixed crystal ratio is drawn. In this case the partial pressure of hydrogen in the carrier gas is reduced the. The preferred partial pressure of hydrogen in the Trä Gas gas is not larger than 0.1 atmosphere.

Von diesen Trägergasen werden Wasserstoff und Helium bevorzugt, weil eine kinetische Viskosität größer ist, und ei ne Konvektion nicht ohne weiteres entsteht. Helium ist teuer im Vergleich zu dem anderen Gas, und die Kristallinität des Verbindungshalbleiters ist nicht gut, wie oben beschrieben, wenn Wasserstoff verwendet wird. Da Stickstoffgas und Argon vergleichsweise billig sind, können sie zweckmäßig verwendet werden, wenn eine große Menge Trägergas verwendet wird.These carrier gases become hydrogen and helium preferred because a kinetic viscosity is larger, and egg ne convection does not arise easily. Helium is expensive compared to the other gas, and the crystallinity of the Compound semiconductor is not good as described above if hydrogen is used. Because nitrogen gas and argon are comparatively cheap, they can be used appropriately when a large amount of carrier gas is used.

Als nächstes wird der zweite Teil der Erfindung be schrieben.Next, the second part of the invention will be wrote.

Die erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Struktur aufweist, bei der eine Grundschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In_aGa_bAl_cN (wobei gilt: 0 a < 1, 0 < b < 1, 0,05 c < 1 und a + b + c = 1) dargestellt wird, eine Leuchtschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In_xGa_yAl_zN (wobei gilt: 0 < x 1, 0 y < 1, 0 z < 1 und x + y + z = 1) dargestellt wird, und eine Schutzschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In_a′Ga_b′Al_c′N (wobei gilt: 0 < a′ < 1, 0 < b′ 1, 0 c′ < 1 und a′ + b′ + c′ = 1) dargestellt wird, in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet sind. Die Leuchtschicht hat einen Bandabstand, der kleiner ist als der der Grundschicht und der Schutzschicht, und eine Schichtstruk tur dieser drei Schichten bilden die sogenannte Supergitter struktur. Da die Grundschicht und die Schutzschicht mit einem Vorgang des Injizierens von Ladungen in die Leuchtschicht zu tun haben, werden diese beiden Schichten nachstehend mitunter als "Ladungsinjektionsschicht" bezeichnet.The light-emitting device according to the invention is characterized in that it has a structure in which a base layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _a Ga _b Al _c N (where: 0 a <1, 0 <b < 1, 0.05 c <1 and a + b + c = 1), a luminescent layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _x Ga _y Al _z N (where: 0 <x 1, 0 y <1, 0 z <1 and x + y + z = 1), and a protective layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _{a ′} Ga _{b ′} Al _{c ′} N (where: 0 <a ′ <1, 0 <b ′ 1, 0 c ′ <1 and a ′ + b ′ + c ′ = 1), are stacked in this order. The luminescent layer has a band gap which is smaller than that of the base layer and the protective layer, and a layer structure of these three layers form the so-called superlattice structure. Since the base layer and the protective layer have to do with a process of injecting charges into the luminescent layer, these two layers are sometimes referred to below as the "charge injection layer".

Ein Ausführungsbeispiel der Struktur des III-V- Verbindungshalbleiters gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 dar gestellt. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Puf ferschicht 102, eine n-GaN-Schicht 103, eine Grundschicht 104, eine Leuchtschicht 105, eine Schutzschicht 106 und eine p- Schicht 107 auf dem Substrat 101 in dieser Reihenfolge aufein andergeschichtet sind. Ein Strom wird dadurch injiziert, daß eine n-Elektrode auf der n-Schicht 103 bereitgestellt wird, eine p-Elektrode auf der p-Schicht 107 bereitgestellt wird und dann eine Spannung in Vorwärtsrichtung angelegt wird, wodurch eine Emission aus der Leuchtschicht 105 hervorgerufen wird. Als die Leuchtschicht und die Schutzschicht kann die gleiche verwendet werden, wie die, die mit Bezug auf den ersten Teil der Erfindung beschrieben worden ist.An embodiment of the structure of the III-V compound semiconductor according to the invention is shown in FIG. 2. Fig. 2 shows an embodiment ferschicht 102, an n-GaN layer 103, a base layer 104, a light-emitting layer 105, a protective layer 106 and a p- layer 107 on the substrate 101 in this order in which a Puf aufein other are laminated. A current is injected by providing an n-electrode on the n-layer 103, providing a p-electrode on the p-layer 107 , and then applying a voltage in the forward direction, thereby causing emission from the luminescent layer 105 . As the luminescent layer and the protective layer, the same one as that described with reference to the first part of the invention can be used.

Die Grundschicht wird nachstehend ausführlich beschrie ben.The base layer is described in detail below ben.

Die Grundschicht ist dadurch gekennzeichnet, daß das AlN-Mischkristallverhältnis im Bereich von 0,05 bis 1 liegt. Wenn das AlN-Mischkristallverhältnis kleiner ist als 0,05, ist eine Änderung der Lumineszenzwellenlänge gering, und die er findungsgemäße Wirkung wird nicht erreicht. Das AlN- Mischkristallverhältnis ist vorzugsweise nicht kleiner als 0,1, besonders bevorzugt nicht kleiner als 0,15. Wenn das AlN- Mischkristallverhältnis 0,9 überschreitet, wird die Treibspan nung mitunter hoch, und dies wird nicht bevorzugt. Demzufolge ist das AlN-Mischkristallverhältnis vorzugsweise nicht größer als 0,9.The base layer is characterized in that the AlN mixed crystal ratio is in the range of 0.05 to 1. When the AlN mixed crystal ratio is less than 0.05 a change in the luminescence wavelength is small, and he effect according to the invention is not achieved. The AlN Mixed crystal ratio is preferably not less than 0.1, particularly preferably not less than 0.15. If the AlN- Mixed crystal ratio exceeds 0.9, the propellant may be high, and this is not preferred. As a result the AlN mixed crystal ratio is preferably not larger than 0.9.

Eine Schichtdicke der Grundschicht ist vorzugsweise im Bereich von 10 Å bis 1 µm. Wenn die Schichtdicke der Grund schicht kleiner ist als 10 Å, ist die erfindungsgemäße Wirkung nicht auffällig. Wenn andererseits die Schichtdicke der Grund schicht 1 µm überschreitet, dauert das Ziehen der Grundschicht lange und ist daher für praktische Zwecke nicht geeignet.A layer thickness of the base layer is preferably in Range from 10 Å to 1 µm. If the layer thickness is the reason layer is smaller than 10 Å, the effect according to the invention not noticeable. On the other hand, if the layer thickness is the reason layer exceeds 1 µm, it takes time to pull the base layer long and is therefore not suitable for practical purposes.

Die erfindungsgemäße Grundschicht kann mit der Verun reinigung in dem Bereich dotiert werden, in dem die Kristalli nität nicht sinkt. Wenn die Grundschicht n-dotiert wird, wird die Charakteristik der lichtemittierenden Vorrichtung, z. B. die Treibspannung, die Lichtausbeute und dgl. mitunter nicht verbessert, und dies wird deshalb nicht bevorzugt. Ein spezi fisches Beispiel für den bevorzugten Bereich der Dotierungs menge ist die Trägerkonzentration im Bereich von 1 × 10¹⁶ cm^-3 bis 1 × 10²² cm^-3. Am besten liegt die Trägerkonzentration der Grundschicht im Bereich von 1 × 10¹⁷ cm^-3 bis 1 × 10²¹ cm^-3. Wenn die Trägerkonzentration kleiner ist als 1 × 10¹⁶ cm^-3 ist die Injektionseffizienz der Ladung mitunter nicht ausrei chend. Wenn andererseits die Trägerkonzentration größer ist als 1 × 10²² cm^-3, verschlechtert sich die Kristallinität der Grundschicht, und die Lichtausbeute sinkt mitunter.The base layer according to the invention can be doped with the impurity in the region in which the crystallinity does not decrease. If the base layer is n-doped, the characteristic of the light emitting device, e.g. B. the driving voltage, the luminous efficiency and the like. Sometimes not improved, and this is therefore not preferred. A specific example of the preferred range of the doping amount is the carrier concentration in the range of 1 × 10¹⁶ cm ^-3 to 1 × 10²² cm ^-3 . The carrier concentration of the base layer is best in the range from 1 × 10¹⁷ cm ^-3 to 1 × 10²¹ cm ^-3 . If the carrier concentration is less than 1 × 10¹⁶ cm ^-3 , the injection efficiency of the load is sometimes insufficient. On the other hand, if the carrier concentration is larger than 1 × 10²² cm ^-3 , the crystallinity of the base layer deteriorates and the luminous efficiency tends to decrease.

Eine Schicht oder mehrere Schichten des n-dotierten oder undotierten Verbindungshalbleiter können zwischen der Grundschicht und dem Substrat angeordnet sein. Wie im ersten Teil der Erfindung beschrieben, wird eine Struktur, bei der mehrere dünne Schichten des Verbindungshalbleiters mit ver schiedenen Gitterkonstanten aufeinandergeschichtet sind, be sonders bevorzugt, weil die Kristallinität der darauf zu zie henden Schicht mitunter verbessert wird.One or more layers of the n-doped or undoped compound semiconductors can be between the Base layer and the substrate may be arranged. As in the first Part of the invention described is a structure in which several thin layers of the compound semiconductor with ver different lattice constants are stacked, be particularly preferred because of the crystallinity of it layer is sometimes improved.

In der Schichtstruktur der Grundschicht, der Leucht schicht und der Schutzschicht, die oben beschrieben worden ist, kann die Gitterkonstante der Leuchtschicht größer gewählt werden als die der Grundschicht, um eine Struktur zu errei chen, bei der auf die Leuchtschicht in der Verbindungsrichtung eine Druckspannung ausgeübt wird, d. h. eine Struktur, bei der eine Druckbelastung in der Richtung parallel zur verbindenden Grenzfläche ausgeübt wird. Um eine solche Struktur zu errei chen, kann ein Verfahren zur Herstellung des InN-Misch kristallverhältnisses der Leuchtschicht, das größer ist als das der Grundschicht, verwendet werden.In the layer structure of the base layer, the light layer and the protective layer described above is larger, the lattice constant of the luminescent layer can be chosen than that of the base layer to achieve a structure chen, on the luminescent layer in the connection direction compressive stress is applied, d. H. a structure where a pressure load in the direction parallel to the connecting one Interface is exercised. To achieve such a structure Chen, can be a method for producing the InN mix crystal ratio of the luminescent layer, which is larger than that of the base layer.

Selbst wenn das InN-Mischkristallverhältnis der Leucht schicht größer ist als das der Grundschicht, entsteht eine Fehlanpassungsversetzung auf der Schnittfläche zwischen der Leuchtschicht und der Grundschicht gemäß dem Verfahren oder der Bedingung des Ziehens dieser Schichten, und die Gitterent spannung der Leuchtschicht tritt ein, und auf die Leucht schicht wird keine Druckbelastung ausgeübt. Somit kann mitun ter keine Leuchtschicht mit hoher Kristallinität erreicht wer den. Wenn eine hohe Temperatur (über 1000°C) für eine lange Zeit nach dem Ziehen der Leuchtschicht, ohne daß die Schutz schicht ausgebildet wird, oder wenn die Schutzschicht bei ho her Temperatur (über 1000°C) gezogen wird, schreitet die thermische Verschlechterung der Leuchtschicht mitunter voran. Dabei ist die Ziehtemperatur vorzugsweise nicht höher als 1000°C beim Ziehen des Kristalls der Schutzschicht. Even if the InN mixed crystal ratio of the luminous layer is larger than that of the base layer, a Mismatch offset on the interface between the Luminous layer and the base layer according to the method or the condition of drawing these layers, and the lattice ent tension of the luminous layer occurs, and on the luminous no pressure load is exerted on the layer. So can join ter no luminescent layer with high crystallinity can be reached the. If a high temperature (over 1000 ° C) for a long Time after pulling the luminescent layer without the protection layer is formed, or if the protective layer at ho temperature (over 1000 ° C) is drawn, the thermal deterioration of the luminescent layer sometimes ahead. The drawing temperature is preferably not higher than 1000 ° C when pulling the crystal of the protective layer.

Als das Substrat und der Ziehprozeß, die erfindungsge mäß verwendet werden, kann das bzw. der gleiche wie im ersten Teil der Erfindung beschrieben verwendet werden.As the substrate and the drawing process, the fiction can be used the same as in the first Part of the invention described can be used.

Examples

Die folgenden Beispiele stellen die Erfindung ferner ausführlich dar, schränken ihren Schutzumfang jedoch nicht ein.The following examples further illustrate the invention detailed, but do not limit their scope a.

example 1

Ein III-V-Verbindungshalbleiter mit einer Struktur ge mäß Fig. 3 wurde nach einem MOVPE-Verfahren hergestellte Die Saphir-C-Oberfläche wurde spiegelpoliert und mit einem organischen Lösungsmittel gespült, und dann wurde das daraus resultierende Ergebnis als ein Substrat 8 verwendet. Als das Ziehverfahren wurde ein zweistufiges Ziehverfahren un ter Verwendung von GaN als tieftemperaturgezogene Puffer schicht verwendet. Die GaN-Pufferschicht 9 mit einer Dicke von etwa 300 Å (550°C), eine n-Schicht 1 aus Si-dotiertem GaN mit einer Dicke von etwa 2,5 µm (1050°C) und eine undotierte GaN- Schicht 10 mit einer Dicke von 1500 Å wurden unter Druck von 1/8 Atmosphären unter Verwendung von Wasserstoff als das Trä gergas gezogen.A III-V compound semiconductor having a structure as shown in FIG. 3 was manufactured by a MOVPE method. The sapphire C surface was mirror-polished and rinsed with an organic solvent, and then the resultant was used as a substrate 8 . As the drawing method, a two-stage drawing method using GaN as a low-temperature drawn buffer layer was used. The GaN buffer layer 9 with a thickness of approximately 300 Å (550 ° C.), an n-layer 1 made of Si-doped GaN with a thickness of approximately 2.5 μm (1050 ° C.) and an undoped GaN layer 10 with 1500 Å in thickness were drawn under pressure of 1/8 atmosphere using hydrogen as the carrier gas.

Dann wurde eine Si-dotierte In_0,3Ga_0,7N-Schicht als die verformte Schicht 2 bei der Substrattemperatur von 750°C für 70 Sekunden unter Zuführung von Stickstoff als Trägergas, TEG, TMI, Silan, das auf ein ppm mit Stickstoff verdünnt worden ist, und Ammoniak jeweils in einer Menge von 4 Normlitern, 0,04 Normkubikzentimetern, 0,6 Normkubikzentimetern, 5 Normku bikzentimetern bzw. 4 Normlitern gezogen. Ferner wurde eine n- Schicht 3 aus Si-dotiertem Ga_0,8Al_0,2N bei der gleichen Tempe ratur für 10 Minuten unter Zuführung von TEG, TEA, dem oben erwähnten Silan und Ammoniak jeweils in der Menge von 0,032 Normkubikzentimetern, 0,008 Normkubikzentimetern, 5 Normku bikzentimetern bzw. 4 Normlitern gezogen.Then, an Si-doped In _0.3 Ga _0.7 N layer was formed as the deformed layer 2 at the substrate temperature of 750 ° C for 70 seconds with the addition of nitrogen as a carrier gas, TEG, TMI, silane, which with a ppm Nitrogen has been diluted, and ammonia in each case in an amount of 4 standard liters, 0.04 standard cubic centimeters, 0.6 standard cubic centimeters, 5 standard cubic centimeters or 4 standard liters. Furthermore, an n-layer 3 made of Si-doped Ga _0.8 Al _0.2 N was at the same temperature for 10 minutes with the addition of TEG, TEA, the above-mentioned silane and ammonia in the amount of 0.032 standard cubic centimeters, 0.008 Standard cubic centimeters, 5 standard cubic centimeters or 4 standard liters.

Es wird vorausgesetzt, daß "Normliter" und "Normkubik zentimeter" Einheiten einer Gasmenge sind. "1 Normliter" be deutet, daß ein Gas, das einen Liter eines Volumens einnimmt, im Normalzustand pro Minute strömt, und "1000 Normkubikzenti meter" entspricht "1 Normliter".It is assumed that "norm liter" and "norm cubic centimeters "units of a gas quantity are." 1 standard liter "be indicates that a gas that occupies one liter of a volume flows in the normal state per minute, and "1000 standard cubic centi meter "corresponds to" 1 standard liter ".

Für die Schichtdicke der Schicht 2 und der Schicht 3 betragen die Ziehraten, die aus der Dicke der Schicht bestimmt werden, die unter der gleichen Bedingung für eine lange Zeit gezogen wird, 43 Å/Minute bzw. 30 Å/Minute. Die Schichtdicke, die durch Berechnung aus der oben genannten Ziehzeit bestimmt wird, beträgt 50 Å bzw. 300 Å.For the layer thickness of the layer 2 and the layer 3 , the drawing rates determined from the thickness of the layer drawn under the same condition for a long time are 43 Å / minute and 30 Å / minute, respectively. The layer thickness, which is determined by calculation from the above-mentioned drawing time, is 50 Å or 300 Å.

Nach dem Ziehen der n-Schicht 3 wurden eine Leucht schicht 5 (50 Å) aus undotiertem In_0,3Ga_0,7N und eine Ladungs injektionsschicht 6 (300 Å) aus undotiertem Ga_0,8Al_0,2N bei ei ner Substrattemperatur von 785°C unter dem Ziehdruck von 1 Atmosphäre gezogen.After pulling the n-layer 3 , a luminescent layer 5 (50 Å) made of undoped In _0.3 Ga _0.7 N and a charge injection layer 6 (300 Å) made of undoped Ga _0.8 Al _0.2 N at egg ner substrate temperature of 785 ° C under the drawing pressure of 1 atmosphere.

Nach dem Ziehen der Ladungsinjektionsschicht 6 wurde eine p-Schicht 7 (5000 Å) aus mit Mg-dotiertem GaN bei einer Substrattemperatur von 1100°C gezogen. Die derartig herge stellte Probe wurde in Stickstoff bei 800°C unter dem Druck von 1 Atmosphäre für 20 min wärmebehandelt, um den Widerstand der Mg-dotierten Schicht herabzusetzen.After pulling the charge injection layer 6 , a p-layer 7 (5000 Å) made of Mg-doped GaN was drawn at a substrate temperature of 1100 ° C. The sample thus prepared was heat-treated in nitrogen at 800 ° C under the pressure of 1 atmosphere for 20 minutes to lower the resistance of the Mg-doped layer.

In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Schichten 9, 1, 10, 2 und 3 Grundschichten. Die Schicht 3 dient als die Ladungsinjektionsschicht.In the embodiment described above, the layers 9 , 1 , 10 , 2 and 3 are base layers. Layer 3 serves as the charge injection layer.

Bei einem normalen Verfahren werden Elektroden auf der derartig hergestellten Probe ausgebildet, um eine LED herzu stellen. Eine Ni-Au-Legierung wurde als die p-Elektrode ver wendet, und Al wurde als die n-Elektrode verwendet. Ein Strom (20 mA) wurde in Vorwärtsrichtung durch diese LED geleitet. Infolgedessen emittierte sie klares blaues Licht. Eine Mitten wellenlänge einer Emissionsspitze betrug 4800 Å, und eine Licht stärke betrug 860 mcd.In a normal procedure, electrodes are placed on the thus prepared sample designed to produce an LED put. A Ni-Au alloy was used as the p-electrode and Al was used as the n-electrode. A stream (20 mA) was passed through this LED in the forward direction. As a result, it emitted clear blue light. A middle wavelength of an emission peak was 4800 Å, and a light strength was 860 mcd.

Comparative Example 1

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens einer Leuchtschicht 5, einer Ladungsinjektionsschicht 6 und einer p-Schicht 7 aus Mg dotiertem GaN nach dem Ziehen einer undotierten GaN-Schicht 10 eine LED hergestellt, und dann wurde die LED ebenso bewertet, wie im Beispiel 1 beschrieben. Im Ergebnis emittierte sie kla res blaues Licht, und eine Lichtstärke betrug 390 mcd.In the same manner as described in Example 1, except for pulling a luminescent layer 5 , a charge injection layer 6, and a p-layer 7 made of Mg-doped GaN after pulling an undoped GaN layer 10, an LED was produced, and then the LED also evaluated as described in Example 1. As a result, it emitted clear blue light, and the luminous intensity was 390 mcd.

Example 2

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde, außer daß die Schicht 3 eine Si-dotierte GaN ist, eine LED hergestellt, und dann wurde die LED auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. Im Ergebnis betrug die Lichtstärke 630 mcd (Mittenwellenlänge der Emissionsspitze: 4600 Å, Quanteneffizienz des externen Quants: 0,8%).An LED was fabricated in the same manner as described in Example 1 except that the layer 3 was Si-doped GaN, and then the LED was evaluated in the same manner as described in Example 1. As a result, the light intensity was 630 mcd (center wavelength of the emission peak: 4600 Å, quantum efficiency of the external quantum: 0.8%).

Example 3

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens einer Mg-dotierten GaN-Schicht 7 unter dem Ziehdruck von 1 Atmosphäre nach dem Ziehen einer undotierten InGaN-Leuchtschicht bei 750°C unter 1/8 Atmosphä ren unter Verwendung von TEG und TMI jeweils in der Menge von 0,04 Normkubikzentimetern bzw. 0,6 Normkubikzentimetern und durch Ziehen einer Ladungsinjektionsschicht 6 aus undotiertem Ga_0,8Al_0,2N bei 750°C unter 1/8 Atmosphären unter Verwendung von TEG und TEA jeweils in der Menge von 0,032 Normkubikzenti metern bzw. 0,008 Normkubikzentimetern eine LED hergestellt, und dann wurde die LED auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. Im Ergebnis betrug die Lichtstärke 520 mcd, und eine Mittenwellenlänge einer Emissionsspitze be trug 4600 Å.In the same manner as described in Example 1, except for pulling a Mg-doped GaN layer 7 under the pulling pressure of 1 atmosphere after pulling an undoped InGaN phosphor layer at 750 ° C under 1/8 atmospheres using of TEG and TMI in the amount of 0.04 standard cubic centimeters and 0.6 standard cubic centimeters, respectively, and by pulling a charge injection layer 6 made of undoped Ga _0.8 Al _0.2 N at 750 ° C. under 1/8 atmospheres using TEG and TEA each made an LED in the amount of 0.032 standard cubic centimeters or 0.008 standard cubic centimeters, and then the LED was evaluated in the same manner as described in Example 1. As a result, the light intensity was 520 mcd, and a center wavelength of an emission peak was 4600 Å.

Comparative Example 2

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 3 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens einer Leuchtschicht 5, einer Ladungsinjektionsschicht 6 und einer Mg-dotierten GaN-Schicht 7 ohne das Ziehen einer verformten Schicht 2 und einer Ga_0,8Al_0,2N-Schicht 3 nach dem Ziehen einer undotierten GaN- Schicht 10 eine LED hergestellt. Dann wurde die LED auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. Im Er gebnis emittierte sie sehr schwaches Licht, und eine Lichtstärke betrug nicht mehr als 10^-4 cd. In the same manner as described in Example 3, except for pulling a luminescent layer 5 , a charge injection layer 6 and a Mg-doped GaN layer 7 without pulling a deformed layer 2 and a Ga _0.8 Al _0.2 N Layer 3 produces an LED after pulling an undoped GaN layer 10 . Then the LED was evaluated in the same manner as described in Example 1. As a result, it emitted very weak light, and a light intensity was not more than 10 ^-4 cd.

Example 4

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 3 beschrieben, wurde mit Ausnahme der Ausbildung einer Struktur durch zweima liges Ziehen einer verformten Schicht 2 und einer Ga_0,8Al_0,2N- Schicht 3 nach dem Ziehen einer undotierten GaN-Schicht 10 ei ne LED hergestellt. Die LED wurde dann auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. Im Ergebnis betrug die Lichtstärke 240 mcd.In the same manner as described in Example 3, except for the formation of a structure by pulling a deformed layer 2 and a Ga _0.8 Al _0.2 N layer 3 twice after pulling an undoped GaN layer 10 ne LED manufactured. The LED was then evaluated in the same manner as described in Example 1. As a result, the light intensity was 240 mcd.

Example 5

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 3 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens einer Ga_0,7Al_0,3N-Schicht 3 an stelle der Ga_0,8Al_0,2N-Schicht 3 nach dem Ziehen einer verform ten Schicht 2 eine LED hergestellt. Dann wurde die LED auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. Im Er gebnis betrug eine Mittenwellenlänge einer Emissionsspitze 5050 Å, und eine Lichtstärke betrug 320 mcd. Eine Lumineszenzwellen länge war länger als die im Beispiel 3.In the same manner as described in Example 3, except for pulling a Ga _0.7 Al _0.3 N layer 3 in place of the Ga _0.8 Al _0.2 N layer 3 after pulling a deformed one Layer 2 made an LED. Then the LED was evaluated in the same manner as described in Example 1. As a result, a center wavelength of an emission peak was 5050 Å, and a light intensity was 320 mcd. A luminescence wavelength was longer than that in Example 3.

Example 6

Ein III-V-Verbindungshalbleiter gemäß Fig. 4 wird durch Dampfphasenepitaxie nach einem MOVPE-Verfahren gezogen, um eine LED mit einer Lumineszenzwellenlänge von 5100 Å herzu stellen.A III-V compound semiconductor according to FIG. 4 is drawn through vapor phase epitaxy by a MOVPE method, near, to provide an LED with a luminescence wavelength of 5100 Å.

Nachdem GaN (500 Å) als Pufferschicht 9 auf einem Sa phir-(0001-)Substrat 8 bei der Ziehtemperatur von 600°C unter dem Druck von 1/8 Atmosphären ausgebildet worden ist, wurde unter Verwendung von TMG und Ammoniak eine Si-dotierte GaN- Schicht bei 1100°C in der Dicke von 3 um gezogen.After GaN (500 Å) was formed as a buffer layer 9 on a Sa phir (0001) substrate 8 at the drawing temperature of 600 ° C under the pressure of 1/8 atmospheres, an Si-doped was used using TMG and ammonia GaN layer drawn at 1100 ° C in the thickness of 3 µm.

Eine Si-dotierte In_0,3Ga_0,6Al_0,1N-Schicht und eine Si dotierte Ga_0,8Al_0,2N-Schicht werden wiederholt sechsmal gezo gen, um eine Grundschicht auszubilden, und dann wurde eine La dungsinjektionsschicht 4 einer Si-dotierten In_0,3Ga_0,6Al_0,1N- Schicht gezogen.An Si-doped In _0.3 Ga _0.6 Al _0.1 N layer and a Si-doped Ga _0.8 Al _0.2 N layer are repeatedly pulled six times to form a base layer, and then a La tion injection layer 4 of a Si-doped In _0.3 Ga _0.6 Al _0.1 N layer.

Eine Leuchtschicht 5 einer In_0,5Ga_0,5N-Schicht (150 Å) wird gezogen, und dann wird eine Ga_0,8Al_0,2N-Schicht in der Dicke von 300 Å gezogen.A luminescent layer 5 of an In _0.5 Ga _0.5 N layer (150 Å) is drawn, and then a Ga _0.8 Al _0.2 N layer 300 Å thick is drawn.

Dann wird eine Mg-dotierte GaN-Schicht 7 in der Dicke von 5000 Å gezogen. Nach dem Wachstumsvorgang wird das Substrat aus dem Reaktor herausgenommen und in Stickstoff bei 800°C wärmebehandelt, um den Widerstand der Mg-dotierten GaN- Schicht herabzusetzen.Then, a Mg-doped GaN layer 7 of 5000 Å in thickness is drawn. After the growth process, the substrate is removed from the reactor and heat-treated in nitrogen at 800 ° C. in order to reduce the resistance of the Mg-doped GaN layer.

Eine LED mit einem scharfen Emissionsspektrum kann her gestellt werden, indem Elektroden auf der derartig hergestell ten Probe nach einem normalen Verfahren hergestellt werden.An LED with a sharp emission spectrum can be used be made by electrodes on the so manufactured th sample can be prepared according to a normal procedure.

Example 7

Eine GaN-Pufferschicht 102 mit einer Dicke von etwa 300 Å (Substrattemperatur: 550°C, Ziehdruck: 1 Atmosphäre), eine n-Schicht 103 mit der Dicke von etwa 300 µm aus Si dotierten GaN (1100°C) und eine Schicht 104 (1500 Å) aus Si dotiertem Ga_0,8Al_0,2N wurden unter Verwendung von Stickstoff als dem Trägergas gezogen.A GaN buffer layer 102 with a thickness of approximately 300 Å (substrate temperature: 550 ° C., drawing pressure: 1 atmosphere), an n-layer 103 with a thickness of approximately 300 μm made of Si-doped GaN (1100 ° C.) and a layer 104 (1500 Å) of Si doped Ga _0.8 Al _0.2 N was pulled using nitrogen as the carrier gas.

Dann wurde eine Leuchtschicht aus undotiertem In_0,3Ga_0,7N (50 Å) bei der Substrattemperatur von 800°C unter Zuführung von Stickstoff als dem Trägergas, TEG, TNI und Ammo niak jeweils in der Menge von 4 Normlitern, 0,04 Normkubikzen timetern, 0,24 Normkubikzentimetern bzw. 4 Normlitern gezogen.Then, a luminescent layer of undoped In _0.3 Ga _0.7 N (50 Å) at the substrate temperature of 800 ° C with the addition of nitrogen as the carrier gas, TEG, TNI and ammonia in the amount of 4 standard liters, 0, 04 standard cubic meters, 0.24 standard cubic centimeters or 4 standard liters drawn.

Ferner wurde eine Schutzschicht 106 (300 Å) aus undo tiertem Ga_0,8Al_0,2N bei der gleichen Temperatur unter Zuführung von TEG, TEA und Ammoniak jeweils in der Menge von 0,032 Norm kubikzentimetern, 0,008 Normkubikzentimetern bzw. Normlitern gezogen.Furthermore, a protective layer 106 (300 Å) of undoped Ga _0.8 Al _0.2 N was drawn at the same temperature with addition of TEG, TEA and ammonia in the amount of 0.032 standard cubic centimeters, 0.008 standard cubic centimeters and standard liters, respectively.

Nach dem Ziehen der Schutzschicht 106 wurde die Tempe ratur des Substrats auf 1100°C erhöht, und eine p-Schicht 107 (5000 Å) aus Mg-dotiertem GaN wurde gezogen. Die derartig her gestellte Probe wurde in Stickstoff bei 800°C unter 1 Atmo sphäre für 20 min wärmebehandelt, um den Widerstand der Mg dotierten Schicht herabzusetzen.After the protective layer 106 was pulled, the temperature of the substrate was raised to 1100 ° C., and a p-layer 107 (5000 Å) made of Mg-doped GaN was pulled. The sample prepared in this way was heat-treated in nitrogen at 800 ° C. under 1 atmosphere for 20 min in order to reduce the resistance of the Mg-doped layer.

Bei einem normalen Verfahren wurden Elektroden auf der derartig hergestellten Probe ausgebildet, damit eine lichte mittierende Vorrichtung entsteht. Eine Ni-Au-Legierung wurde als die p-Elektrode verwendet, und Al wurde als die n- Elektrode verwendet. Ein Strom (20 mA) wurde in Vorwärtsrich tung durch die lichtemittierende Vorrichtung geleitet. Im Er gebnis emittierte sie klares blaues Licht. Eine Mittenwellen länge einer Emissionsspitze betrug 4800 Å. In a normal procedure, electrodes were placed on the thus prepared sample so that a light centering device arises. A Ni-Au alloy was made as the p-electrode, and Al was used as the n- Electrode used. A current (20 mA) was forward tion passed through the light emitting device. In the Er The result was clear blue light. A center wave The length of an emission peak was 4800 Å.

Auf die gleiche Weise, wie im oben genannten Beispiel beschrieben, wurde mit Ausnahme der Verwendung von undotiertem GaN als Grundschicht 4 eine Probe hergestellt.A sample was prepared in the same manner as described in the above example, except for using undoped GaN as the base layer 4 .

Die derartig hergestellte Probe wurde bewertet. Im Er gebnis betrug eine Lumineszenzwellenlänge 4500 Å bei 20 mA.The sample thus prepared was evaluated. In the Er The result was a luminescence wavelength of 4500 Å at 20 mA.

Auf die gleiche Weise, wie im oben genannten Beispiel beschrieben, wurde eine Supergitterstruktur, bei der undotier tes GaN (1100°C), eine undotierte aktive InGaN-Schicht (800°C) und eine undotierte GaAlN-Schutzschicht (die gleiche Temperatur) aufeinandergeschichtet wurden, hergestellt und ein Gitterabbild wurde unter Verwendung eines Elektronenmikroskops beobachtet. Im Ergebnis wurde keine Ausbildung einer Fehlan passungsversetzung auf den Grenzflächen der Leuchtschicht be obachtet. Da die Gitterkonstante von InGaN größer ist als die von GaN, ist keine Fehlanpassungsversetzung vor und nach der Supergitterstruktur ausgebildet worden. Deshalb besteht Klar heit, daß eine Druckbelastung auf die InGaN-Schicht in der Grenzflächenrichtung ausgeübt wird.In the same way as in the example above a superlattice structure has been described in which undot tes GaN (1100 ° C), an undoped active InGaN layer (800 ° C) and an undoped GaAlN protective layer (the same Temperature) were stacked, manufactured and a Grid image was taken using an electron microscope observed. As a result, there was no mistake Dislocation of fit on the interfaces of the luminescent layer takes care. Because the lattice constant of InGaN is larger than that of GaN, is not a mismatch shift before and after the Superlattice structure has been formed. Therefore there is clear that a pressure load on the InGaN layer in the Interface direction is exercised.

Example 8

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 7 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens von undotiertem GaN anstelle von Si-dotiertem n-Ga_0,8Al_0,2N und des Ziehens von n- Ga_0,6Al_0,4N (600 Å) bei 800°C als der Grundschicht 104 unter Verwendung von Stickstoff als dem Trägergas eine Probe herge stellt, und dann wurde die Probe auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, bewertet. Im Ergebnis wurde beobach tet, daß sie klares grünes Licht emittiert. Die Lumineszenz wellenlänge bei 1 mA betrug 5200 Å.In the same manner as described in Example 7, except for pulling undoped GaN instead of Si-doped n-Ga, _0.8 Al was _0.2 N and pulling n-Ga _0.6 Al was _0.4 N (600 Å) at 800 ° C as the base layer 104 using nitrogen as the carrier gas, and then the sample was evaluated in the same manner as described in Example 1. As a result, it was observed that it emits clear green light. The luminescence wavelength at 1 mA was 5200 Å.

Der erfindungsgemäße III-V-Verbindungshalbleiter hat hohe Kristallinität und hohe Qualität, und eine lichtemittie rende Vorrichtung, die diesen verwendet, hat eine hohe Licht ausbeute, und ihr industrieller Wert ist groß.The III-V compound semiconductor according to the invention has high crystallinity and high quality, and a light emission The device using this has a high light yield, and their industrial value is great.

Die lichtemittierende Vorrichtung, die den erfindungs gemäßen III-V-Verbindungshalbleiter verwendet, kann die Aus bildung einer Fehlanpassungsversetzung auf der Grenzfläche der Leuchtschicht verhindern und Licht mit einer längeren Wellen länge auf einfache Weise emittieren. Deshalb kann die Lumines zenzwellenlänge auf einfache Weise in dem breiten Bereich wei tergeleitet werden, und ihr industrieller Wert ist groß.The light emitting device that the Invention used III-V compound semiconductors, the off formation of a mismatch dislocation on the interface of the Prevent luminescent layer and light with longer waves emit length in a simple manner. That is why the Lumines white wavelength in a simple way in the wide range be conducted, and their industrial value is great.

Claims

1. III-V compound semiconductor with at least one luminescent layer and a charge injection layer on a substrate, the luminescent layer being a III-V compound semiconductor which is represented by the general formula In _x Ga _y Al _z N (where 0 <x 1, 0 y <1, 0 z <1 and x + y + z = is represented, the charge injection layer being a III-V compound semiconductor which is represented by the general formula In _{x ′} Ga _{y ′} Al _{z ′} N (where: 0 x ′ 1, 0 y ′ 1, 0 z ′ 1 and x ′ + y ′ + z ′ = 1) is represented and has a band gap which is greater than that of the luminescent layer, the luminescent layer being arranged between two charge injection layers, which are in contact with them, characterized by a base layer consisting of at least three layers between the luminescent layer and the substrate, each de layer forming the base layer being a III-V compound semiconductor which is represented by the general formula In _u Ga _v Al _w N (where: 0 u 1, 0 v 1, 0 w 1 and u + v + w = 1), wherein at least one layer is arranged in the base layer between two layers with an InN mixed crystal ratio which is smaller than that of the layer which is in contact therewith, the InN - Mixed crystal ratio of the layer which is arranged between the two layers with a smaller mixed crystal ratio is 0.05 or greater than that of the layer which is in contact with the layer from the substrate side, and where at least one layer between the Layer on the substrate side of the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio and the luminescent layer is doped with an n-impurity.

2. The semiconductor of claim 1, wherein the charge injection tion layer on the substrate side of charge injection layers, between which the luminescent layer is arranged, that is in contact with it, also as the layer on top of it Luminous layer side of the two layers with a small one ren InN mixed crystal ratio between which the Layer with the larger InN mixed crystal ratio, which in Contact with her is arranged in the base layer.

3. A semiconductor according to claim 1 or 2, wherein the n-impurity is Si and / or Ge and a concentration of the n-impurity is not less than 1 × 10¹⁷ cm ^-3 .

4. Semiconductor according to claim 1, 2 or 3, wherein the Dik ke of the layer between the two layers with a small nern InN mixed crystal ratio arranged in the base layer net is in the range of 5 to 300 Å.

5. Semiconductor according to one of claims 1 to 4, wherein the base layer, which consists of at least three layers, is a III-V compound semiconductor, which by pulling under the pressure in the range of 0.001 to 0.8 atmospheres after one organometallic vapor phase epitaxy process becomes.

6. Semiconductor according to one of claims 1 to 5, wherein at least one layer in the base layer between two Layers with an InN mixed crystal ratio that is smaller is arranged as that of the layer that is in contact with it is net; if the InN mixed crystal ratio of the layer, the between the two layers with a smaller InN Mixed crystal ratio is arranged to be 0.05 to 0.3 larger is than that of a layer that coincides with the layer of the Substrate side is in contact, the product of a difference the mixed crystal ratio between the layers and egg ner thickness (Å) of the layer between the two layers arranged with a smaller InN mixed crystal ratio is not greater than 30; and if the InN mixing crystal ratio of the layer between the two Layers with a smaller InN mixed crystal ratio is ordered to be 0.3 or greater than that of the Layer that is in contact with the layer from the substrate side is the thickness of the layer between the two layers arranged with a smaller InN mixed crystal ratio is not larger than 100 Å.

7. Light-emitting device with a III-V Compound semiconductor according to one of Claims 1 to 6.

8. Light-emitting device with such a structure in which a base layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _a Ga _b Al _c N (where: 0 a <1, 0 <b <1, 0, 05 c <1 and a + b + c = 1), a luminescent layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _x Ga _y Al _z N (where: 0 <x 1, 0 y < 1, 0 z <1 and x + y + z = 1) is represented and has a band gap which is smaller than that of the base layer, and a protective layer of a III-V compound semiconductor, which is represented by the general formula In _{a ′} Ga _{b ′} Al _{c ′} N (where: 0 a ′ <1, 0 <b ′ 1, 0 c ′ <1 and a ′ + b ′ + c ′ = 1) is shown and has a band gap that is greater than that of the luminescent layer are stacked in this order; and a lattice constant of the luminescent layer is larger than that of the base layer and a pressure load is applied to the luminescent layer in the connecting direction.

9. The light-emitting device according to claim 8, wherein a concentration of an n-support of the base layer according to claim 8 is in the range of 1 × 10¹⁶ cm ^-3 to 1 × 10²² cm ^-3 .

10. Light-emitting device according to claim 8 or 9, wherein the layer thickness of the luminescent layer according to claim 8 is in the range of 5 to 90 Å.

11. The light emitting device according to claim 8, 9 or 10, wherein a concentration of Si, Ge, Zn, Cd and Mg is not greater than 1 × 10¹⁹ cm ^-3 .

12. Process for producing the light emitting Device according to one of claims 8 to 11, with the Step: pulling the protective layer according to claim 8 at the Temperature not exceeding 1000 ° C.

13. The light emitting device according to one of claims 8 to 12, wherein a concentration of Mg contained in the protective layer according to claim 8 is not greater than 1 × 10¹⁹ cm ^-3 .